Новости химической науки > Магниты ЯМР становятся меньше, но сохраняют мощность

Исследователи из Германии заявляют, что настройка организации доменов в материалах, обладающих свойствами магнитов, позволяет получить сильное однородное магнитное поле, что создает новые возможности для создания чувствительных и портативных ЯМР-спектрометров нового поколения.

Магниты характеризуются хорошей напряженностью магнитного поля и чувствительностью, сравнимой с чувствительностью больших по размеру твердых постоянных магнитов. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI: 10.1002/anie.20100221)

Федерико Казанова (Federico Casanova) с коллегами из Университета Аахена создали новый магнит, объединив трапецеидальные фрагменты сплава самарий-кобальт с прямоугольными фрагментами. Взаимное расположение фрагментов с различной геометрией таково: прямоугольные фрагменты вложены между трапецеидальными таким образом, что сохраняется их возможность перемещаться друг относительно друга. Такое строение магнитного материала приводит к возможности выравнивания напряженности магнитного поля, высокая однородность которого позволяет зарегистрировать качественный спектр ЯМР.

Большая часть современных мощных чувствительных спектрометров ЯМР созданы на основе сверхпроводящих магнитов, однако такие сверхпроводящие магниты должны быть окружены громоздкими экранирующими чехлами, охлаждающимися жидким гелием или жидким азотом. Существуют и компактные настольные спектрометры, однако эти приборы характеризуются малой напряженностью поля, большие магниты этих приборов обычно стабилизируются железом.

Как отмечает Казанова, уменьшение размеров постоянного магнита приводит к понижению однородности напряженности магнитного поля, создаваемого этим магнитом. Ранее предполагались попытки выравнивания напряженности магнитного поля, воздействующего на образец, за счет уменьшения размеров самого образца до объемов, в рамках которых воздействующее магнитное поле сохраняло однородность, однако комбинация низкого напряженности поля и малого объема образца приводит к низкой чувствительности. Казанова отмечает, что преимущество новых магнитов заключается в том, что они отличаются небольшим размером, однако могут применяться для анализа таких же объемов образцов, какие можно анализировать с помощью приборов со сверхпроводящими магнитами.

Барри Джонс из британской фирмы Oxford Instruments, выпускающей портативные ЯМР-спектрометры, отмечает, что новый подход к изготовлению постоянных магнитов представляет собой замечательную разработку. Разработка магнитов нового типа предоставляет новые возможности в разработке новых сверхпроводящих систем с высокой напряженностью поля в рамках прибора, конфигурация и размеры которого более бы напоминали аналогичные параметры современных устройств, характеризующихся низким разрешением. Джонс уверен, что новые магниты позволят вывести на рынок спектрометры ЯМР для определения качества промышленных продуктов или мониторинга технологических процессов или для учебно-лаборных работ по органической химии.

Казанова согласен с тем, что разработанные в его группе магниты могут найти применение в самых широких областях. Однако он подчеркивает, что до использования постоянных магнитов нового типа в коммерческих ЯМР-спектрометрах необходимо преодолеть ряд технических сложностей – например, напряженность поля постоянных магнитов зависит от температуры. Казанова отмечает, что в настоящее время исследователи стараются найти способ корректировки температурного дрейфа напряженности поля.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., 2010, DOI: 10.1002/anie.20100221

метки статьи: #аналитическая химия, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #физическая химия