Zakład Fizyki Makromolekularnej
Strona główna
Zespół
Badania
Aparatura
Seminaria
Publikacje
Nasze
konferencje
Aktywność
konferencyjna
Projekty
Najbliższe
wydarzenia
Programy
Linki

Badania procesów dyfuzji molekularnej


POMIAR WSPÓŁCZYNNIKÓW DYFUZJI W STAŁYM GRADIENCIE POLA MAGNETYCZNEGO

Amplitudy echa spinowego Hahna lub echa stymulowanego mierzone są w stałym gradiencie pola magnetycznego B0. Gradient o natężeniu 30 T/m osiągany jest w polu rozproszonym magnesu nadprzewodzącego o nominalnej indukcji magnetycznej B0=4.7 T (Oxford Instruments).
Aparatura umożliwia pomiary współczynników dyfuzji rzędu 10-13 m2/s np. w próbkach polimerowych z krótkimi czasami relaksacji poprzecznej T2.

Kontakt: dr Marek Kempka.

 

Rys. 1. Magnes nadprzewodzący firmy Oxford Instruments (WB - Wide Bore) generujący pole magnetyczne B0 o indukcji 4.7 T, bedący składnikiem spektrometru NMR Bruker CXP 200 MHz.



POMIAR WSPÓŁCZYNNIKÓW DYFUZJI METODĄ IMPULSOWEGO GRADIENTU POLA MAGNETYCZNEGO

Pomiar amplitudy echa spinowego lub echa stymulowanego z impulsowym gradientem pola magnetycznego o natężeniu do 1.2 T/m. Spektrometr zbudowany w Zakładzie Radiospektroskopii IF UAM, częstotliwość pracy na jądrach 1H 16.5 MHz.

Kontakt: dr Marek Kempka.

 



POMIAR WSPÓŁCZYNNIKÓW DYFUZJI METODĄ IMPULSOWEGO GRADIENTU POLA MAGNETYCZNEGO Z TRANSFORMATĄ FOURIERA

Pomiary współczynników dyfuzji z wykorzystaniem sekwencji echa spinowego Hahna lub echa stymulowanego z impulsowym gradientem pola magnetycznego o natężeniu do 9.6 T/m i czasie trwania impulsów do 10ms (5ms dla maksymalnego natężenia gradientu). Spektrometr Bruker Avance DMX 400. Magnes nadprzewodzący Bruker Spectrospin o indukcji pola B0= 9.4 T. System gradientowy Bruker Diff-25 (inserty 1H 5, 10 mm). Sekwencje (SE PFG, STE PFG, LED BP PFG). Oprogramowanie Bruker XwinNMR 2.6 (SGI O2 R5000SC 180MHz, 256MB, 20GB SCSI, IRIX 6.5.6, NFS), XwinNMR 2.6 (SGI Octane R10000 195 MHz, 256 MB, 20 GB SCSI, IRIX 6.5.9, NFS), XwinNMR 2.5 (PC dual Celeron 433 MHz, Windows NT 4.0, Serwer NFS HummingBird Exeed, serwer licencji dla XwinNMR node locked).

Kontakt: dr Kosma Szutkowski

 

Rys. 2. Głowica NMR używana do pomiarów współczynników dyfuzji, z widocznymi przewodami systemu chłodzenia (niebieski wąż).


MIKROOBRAZOWANIE METODĄ JĄDROWEGO REZONANSU MAGNETYCZNEGO
(OBRAZY WAŻONE DYFUZJĄ ORAZ OBRAZOWANIE TENSORA DYFUZJI)

Mikroobrazowanie NMR. Obrazy ważone dyfuzją (sekwencje EPI, SE DIFF, STE DIFF). Oprogramowanie Bruker XwinNMR 2.6 i Paravision 2.1.1 (IRIX 6.5.6) Spektrometr Bruker Avance DMX 400. Magnes nadprzewodzący Bruker Spectrospin o indukcji pola B0=9.4 T. System ortogonalnych cewek gradientowych Mikro 2.5 (X, Y, Z) 1 T/m, cewki typu bird-cage o średnicach 5, 15, 25 mm.


Kontakt: dr Kosma Szutkowski.

 

Rys. 3. Głowica pomiarowa stosowana do mikroobrazowania NMR, oraz dwa wymienne rezonatory typu bird-cage.




Wybrane wyniki eksperymentalne

Dyfuzja ograniczona najczęściej występuje w układach biologicznych. Ze względu na występujące naturalne ograniczenia przestrznne (błony komórkowe, tkanki, itp.) woda nigdy nie jest wodą swobodną a mierzony współczynnik dyfuzji nie odpowiada współczynnikowi dyfuzji wody swobodnej lecz jest zależny od czasu dyfuzji. Zmierzony w ten sposób współczynnik dyfuzji przyjęto nazywać pozornym współczynnikiem dyfuzji (apparent diffusion coefficient).


Rys. 4. Zależność współczynnika dyfuzji wody od czasu dyfuzji (odstęp między impulsami gradientowymi) dla wodnego roztworu chlorku dodecyloamoniowego przedstawiają rysunki (c) i (d). C12-33-55 oznacza próbkę C12H25NH3Cl o stężeniu wagowym 33% i temperaturze pomiaru 55oC.


Rys. 5. Widma ech spinowych po transformacie Fouriera ech spinowych w funkcji natężenia impulsowego gradientu pola magnetycznego. Na ilustracji przedstawiono roztwór micelarny chlorku decyloamoniowego (DACl) w wodzie (stężenie wagowe 33% DACl).



Pomiary współczynnika dyfuzji w gradiencie stałym magnesu nadprzewodzącego


Rys. 6. Zależność temperaturowa czasu relaksacji T2 i współczynnika dyfuzji D dla poliisobutylenu (PIB, MW=1,000,000). Pomiary przeprowadzono metodą echa stymulowanego w stałym gradiencie pola magnetycznego (Gz=29T/m). Wartości czasów relaksacji poprzecznej T2 i wspolczynników samodyfuzji D (self-diffusion coefficient) wyznaczono z tego samego eksperymentu.


Sekwencje i metody:

PFG SE/STE (Pulsed Field Gradient Spin Echo/STimulated spin Echo)

FT PFG (Fourier Transform Pulsed Field Gradient)

STE SFG (STimulated Echo Stray-Field Gradient)

DTI (Diffusion Tensor Imaging)

DWI (Diffusion Weighted Imaging)

 

Zakład Fizyki Makromolekularnej, Wydział Fizyki UAM, ul. Umultowska 85, 61-614 Poznań    Fax: +48 61-829-5245, Email:  zfmak@amu.edu.pl

(C) Opisy i zdjęcia: Zakład Fizyki Makromolekularnej  | Ta stona używa ciasteczek
     Zaktualizowano: podstrony  2017-08-04  / bazę danych:   2017-09-18  by Webmaster: Zbigniew Fojud