A+醫(yī)學(xué)百科 >> 雙共振

雙共振(double resonance)，同一體系中的兩個(gè)不同的共振核都被激發(fā)起來的現(xiàn)象。雙共振的研究，可在普通共振基礎(chǔ)上更深入地了解體系能級間的相互作用;簡化共振觀察程序，提高分析能力，并增強(qiáng)檢測弱共振信號的靈敏度等。有許多種雙共振實(shí)驗(yàn)方法已得到廣泛應(yīng)用，如電子與核的雙共振、奧佛好塞效應(yīng)，以及在高分辨核磁共振中為了簡化復(fù)雜的多重線譜，幫助指認(rèn)譜線歸屬，確定間接自旋耦合的相對符號和檢測隱藏于群峰中特定共振線的自旋去耦、自旋輕擾、核間雙共振和交叉核極化等雙共振方法。此外，核四極雙共振、光抽運(yùn)動態(tài)核極化、光磁共振、微波激射雙共振、微波光雙共振、紅外微波雙共振、磷光微波雙共振以及光光雙共振等都屬于雙共振的范疇。
　　電子與核的雙共振 (ENDOR) 　是借助于核磁共振對電子順磁共振的影響來觀察核磁共振的一種雙共振方法。在電子磁矩與核磁矩之間存在耦合的體系中，先用頻率為v_e的電磁輻射場滿足共振條件，使電子順磁共振飽和，然后瞬時(shí)撤除這個(gè)電磁輻射場，在撤除的同時(shí)加上另一電磁輻射場并使其頻率緩慢地通過核磁共振頻率v_n，結(jié)果造成與v_n相關(guān)的一對能級的布居數(shù)反轉(zhuǎn)，使電子順磁共振不再處于完全飽和狀態(tài)，此時(shí)再加上頻率為v_e的電磁輻射場，便會觀察到電子順磁共振信號強(qiáng)度的改變，而間接地反映出發(fā)生了核磁共振。還有其他實(shí)現(xiàn)這種雙共振的方法。利用電子與核的雙共振，能觀察到一般不能分辨的譜線，準(zhǔn)確測定超精細(xì)分裂。它是研究固體中某些結(jié)構(gòu)的點(diǎn)缺陷及測定生物分子結(jié)構(gòu)的重要方法之一。通常，在電子順磁共振譜儀中加上相應(yīng)的附件便可進(jìn)行這類雙共振觀測。
　　奧佛好塞效應(yīng) 　也稱為動態(tài)核極化。1953年美國的A.W.奧佛好塞指出，在包含電子磁矩和核磁矩相互作用體系的金屬中，如果使金屬中導(dǎo)電電子的順磁共振飽和，這時(shí)的核極化強(qiáng)度<I_z>與正常熱平衡條件下的核極化強(qiáng)度<I_z>₀相比，增強(qiáng)一千余倍。在理想條件下，增強(qiáng)因子為
A＝<I_z>/<I_z>₀＝γ_e/γ_n，

式中γ_e和γ_n分別為電子和原子核的回磁比。發(fā)現(xiàn)這一效應(yīng)，是雙共振研究史上的重大事件之一，它是許多雙共振實(shí)驗(yàn)的物理基礎(chǔ)。 ENDOR和奧佛好塞效應(yīng)都是利用電子和核的磁的耦合來進(jìn)行雙共振實(shí)驗(yàn)，ENDOR借核共振提高電子共振信號分辨率，而奧佛好塞效應(yīng)則相反。
　　發(fā)生在兩個(gè)不同原子核之間的類似效應(yīng)稱為核間奧佛好塞效應(yīng)。由于弛豫途徑不同以及核的回磁比可為正數(shù)也可為負(fù)數(shù)，核間奧佛好塞效應(yīng)的增強(qiáng)因子可正可負(fù)。這種效應(yīng)可用于觀測增強(qiáng)磁矩小、天然豐度低的核的共振信號（例如用氫核的共振增強(qiáng)碳－13核的共振），也可用于觀測同種核間的相互作用（例如測定生物大分子構(gòu)形中的氫鍵）。
　　自旋去耦 　自旋耦合引起譜線分裂，一個(gè)自旋量子數(shù)為I的核X與另一核A間如果存在自旋耦合，因X核磁矩有2I+1種空間取向，它加在A核處的局部磁場有2I+1個(gè)值，使得A核有2I+1個(gè)共振頻率，核的共振線就分裂成2I+1條。如果有多個(gè)核互相耦合，譜線變得很復(fù)雜，而且很弱，難于分析。如果同時(shí)將滿足X 核共振條件的電磁波（干擾電磁波）加于體系，則X核的共振使其在那2I+1種取向中快速變化，結(jié)果X核的平均磁矩為零，對A核不再有耦合作用，A的譜線簡化為一條，強(qiáng)度也相應(yīng)增加，這即自旋去耦。如果A與X是屬于同一種類的核（如化學(xué)移位不同的兩個(gè)氫核），相應(yīng)的自旋去耦稱同核去耦；如果A與X是不同種類的核，則為異核去耦（如A是碳－13核，X是氫核）。按實(shí)現(xiàn)方式又有寬帶去耦、偏共振去耦、選擇性去耦、噪聲去耦、門控去耦等。
　　自旋輕擾 　在有自旋分裂的體系中，如果所加干擾電磁波的頻率等于某條譜線的頻率，其強(qiáng)度與該譜線以磁場強(qiáng)度為單位的線寬同一數(shù)量級，則可觀察到與該干擾躍遷有公共能級的其他譜線發(fā)生再分裂以及強(qiáng)度變化，這即自旋輕擾雙共振。它是準(zhǔn)確測定隱藏于群峰間的某共振頻率的一種靈敏方法。
　　核間雙共振 　這是一個(gè)不甚確切的命名。它特指下述一種雙共振實(shí)驗(yàn)，這是在一個(gè)有耦合的多核體系中，連續(xù)改變強(qiáng)度只夠飽和一條譜線的干擾場的頻率，監(jiān)測另一特定共振譜線強(qiáng)度的變化。用這種方法易于檢出與監(jiān)測譜線有共同能級的躍遷。
　　交叉核極化 　利用固體中強(qiáng)偶極相互作用使核極化從一個(gè)強(qiáng)體系(核磁矩大，天然豐度高)轉(zhuǎn)移到一個(gè)弱體系(核磁矩小，天然豐度低)中，稱為弱體系的核交叉極化。設(shè)想作用在強(qiáng)體系I上的磁場強(qiáng)度為H，則I核的共振角頻率為w_S＝γ_SH，其中γ_I是I核的回磁比。作用在弱體系S上的磁場強(qiáng)度若為H，則相應(yīng)地w_S＝γ_SH。適當(dāng)選擇這兩個(gè)磁場強(qiáng)度的大小，使相應(yīng)共振頻率相等：
γ_SH＝γ_SH，

這時(shí)在偶極相互作用的影響下，S核可以由高能態(tài)躍遷至低能態(tài)（即增加極化），它釋放的一份能量恰被I核吸收而從低能態(tài)躍遷至高能態(tài)（即減小極化），這時(shí)發(fā)生了極化由I核向S核的轉(zhuǎn)移。事實(shí)上，上述條件是在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中實(shí)現(xiàn)的，那里H和H是滿足共振條件的相應(yīng)兩個(gè)交變磁場的幅度。
　　交叉極化是弱自旋體系固體高分辨方法的物理基礎(chǔ)。用氫核產(chǎn)生碳－13核的交叉極化來增強(qiáng)碳－13核磁共振信號強(qiáng)度的方法稱為質(zhì)子增強(qiáng)核磁共振，應(yīng)用于一些有機(jī)固體的研究。

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