परमाणु चुंबकीय अनुनाद
सभी चुंबकीय नाभिक एक संपत्ति को परमाणु चुंबकीय अनुनाद या एनएमआर कहते हैं, जब वे एक चुंबकीय क्षेत्र के भीतर होते हैं, और जब कुछ अन्य शर्तों को पूरा किया जाता है। इन सिद्धांतों के अनुसार विभिन्न प्रकार की प्रौद्योगिकी विकसित की गई है। इनमें विभिन्न प्रकार की मेडिकल इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी शामिल हैं।
परमाणु चुंबकीय अनुनाद इस तथ्य पर टिका है कि जब एक चुंबकीय क्षेत्र के भीतर नाभिक पर एक दोलन विद्युत चुम्बकीय नाड़ी लगाया जाता है, तो व्यक्तिगत नाभिक ऊर्जा को अवशोषित करता है, और फिर उस ऊर्जा को विशिष्ट पैटर्न में छोड़ता है। ऊर्जा अवशोषण और रिलीज का पैटर्न चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के साथ-साथ कुछ अन्य चर पर निर्भर करता है। इन पैटर्नों की जांच करके, भौतिक विज्ञानी परमाणु नाभिक के क्वांटम यांत्रिक गुणों की जांच करने में सक्षम हैं। रसायनज्ञ नमूनों की रासायनिक और संरचनात्मक संरचना का पता लगाने के लिए एनएमआर प्रौद्योगिकी का उपयोग कर सकते हैं और चिकित्सा में, परमाणु चुंबकीय अनुनाद प्रौद्योगिकी अक्सर उपयोग किए जाने वाले चिकित्सा इमेजिंग उपकरणों के प्रकार का आधार है।
सभी NMR तकनीक भी स्पिन नामक एक संपत्ति पर निर्भर करती है। यह निर्धारित करते समय कि क्या किसी दिए गए परमाणु नाभिक में स्पिन है, परमाणु में नाभिकों की संख्या गिना जाता है। नाभिक, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को दिया जाने वाला सामूहिक नाम है। यदि नाभिक में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन की संख्या एक विषम संख्या है, तो नाभिक के स्पिन की मात्रा शून्य से अधिक है। इसीलिए नाभिक को स्पिन की संपत्ति कहा जाता है। किसी भी नाभिक में स्पिन के पास एनएमआर तकनीक का उपयोग करके जांच की जा सकती है।
परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी में, एक परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोमीटर नामक मशीन का उपयोग किसी दिए गए नमूने के भीतर नाभिक के प्रकार, संख्या और व्यवस्था के बारे में जानकारी प्राप्त करने के लिए किया जाता है। एक रसायनज्ञ द्वारा एनएमआर स्पेक्ट्रम का विश्लेषण, उदाहरण के लिए, एक नमूने के भीतर मौजूद विभिन्न प्रकार के रसायनों के बारे में जानकारी प्रदान कर सकता है, साथ ही साथ विभिन्न अणुओं की संरचना भी प्रस्तुत कर सकता है। उदाहरण के लिए, एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी ने यह समझने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है कि न्यूक्लिक एसिड और प्रोटीन को कैसे संरचित किया जाता है और यह भी बताता है कि ये अणु कैसे कार्य करते हैं।
परमाणु चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग का आधार इस तथ्य पर निर्भर करता है कि विभिन्न अणुओं की अनुनाद आवृत्ति चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के लिए आनुपातिक है जो उन पर लागू होती है। जब एक नमूना एक दोलन चुंबकीय क्षेत्र के भीतर रखा जाता है, तो नमूने के भीतर नाभिक की अनुनाद आवृत्तियों उस क्षेत्र के भीतर स्थित होने के आधार पर भिन्न होती है। फिर इन विविधताओं का उपयोग नमूना की एक तस्वीर बनाने के लिए किया जा सकता है।
चिकित्सा में, इस तकनीक को आमतौर पर चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग, या एमआरआई के रूप में जाना जाता है। यह चिकित्सा इमेजिंग उपकरण पानी में मौजूद हाइड्रोजन परमाणुओं को संरेखित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करता है। चूँकि मानव शरीर में पानी का एक बड़ा हिस्सा होता है, इस तरह हाइड्रोजन परमाणुओं को संरेखित करने से शरीर की आंतरिक संरचना की तस्वीर बनाने के लिए पर्याप्त जानकारी का उत्पादन होता है। इस तकनीक में स्पिन का आधिपत्य एक महत्वपूर्ण अवधारणा है। इसका कारण यह है कि हाइड्रोजन के परमाणु, जिनके स्पिन होते हैं, चुंबकीय क्षेत्र पर अलग-अलग प्रतिक्रिया देते हैं, जो इस बात पर निर्भर करता है कि वे किस प्रकार के अणुओं से बंधे हैं, और यहां तक कि वे किस प्रकार के अणुओं के करीब हैं।
NMR तकनीक में कई अन्य सैद्धांतिक और व्यावहारिक अनुप्रयोग हैं। पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस उद्योग इन ईंधनों के भंडार का पता लगाने के लिए पृथ्वी की चट्टान की खोज में सहायता के लिए NMR तकनीक का उपयोग करते हैं। नमूनों की जांच में एनएमआर तकनीक का सबसे महत्वपूर्ण उपयोग यह है कि यह नमूने को नष्ट किए बिना किया जाता है। इसका मतलब है कि एनएमआर परीक्षण उन नमूनों पर किए जा सकते हैं जो बहुत कम जोखिम के साथ नाजुक या खतरनाक हैं।
