wim de boer, karlsruhe atome und moleküle, 21.06.2012 1 vl16. hyperfeinstruktur 16.1....
TRANSCRIPT
![Page 1: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/1.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1
VL16. Hyperfeinstruktur
16.1. Hyperfeinstruktur16.2. Kernspinresonanz
VL 17
17.1. Elektronenspinresonanz17.2. Kernspintomographie
VL 17
![Page 2: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/2.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 2
Magnetische Resonanz
![Page 3: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/3.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 3
Anwendungen Magnetischer Resonanz
![Page 4: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/4.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 4
NMR Spektrometer
Bei NMR RF-Feld durch Spule möglich, da kapazitive Verluste (1/C) nicht zu groß. Bei ESR im Mikrowellen Bereich Transport des RF-Feldes nur durch Hohlleiter und Resonanz in einem Mikrowellenkavität
![Page 5: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/5.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 5
NMR Spektrum
Schmale Linien nur in Flüssigkeiten,wo mittlere B-Feld der Umgebung gemittelt wird
![Page 6: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/6.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 6
Vergleich NMR und ESR
![Page 7: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/7.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 7
Spin-Flip Signal steigt mit B/T
Da Bohrmagneton ca. 2000 x Kernmagneton ist ESR Signal 2000x NMR Signal bei gleichem Wert von B/T
![Page 8: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/8.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 8
ESR-Spektrometer
Energieabsorption bei der Resonanzfrequenz
![Page 9: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/9.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 9
ESR Spektrometer und Hohlleiter
In Hohlleitern sind die elektrische und magnetische Felder begrenzt im Innern, da im Metall die Felder Null sind. Daher keine Verlust durch Abstrahlung oder kapazitive Verluste.
![Page 10: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/10.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 10
Elektronenspinresonanz (ESR)
![Page 11: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/11.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 11
Silicon dangling bond - its ESR signal - and structure in the Si-lattice
ESR Spektrum
![Page 12: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/12.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 12
Kay C W M et al. PNAS 2006;103:5267-5272
Beobachtung der Umgebung des Elektrons mit ESR
![Page 13: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/13.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 13
aJ
Hyperfeinstruktur im starken Magnetfeld (Paschen-Back)
Transversale Komponenten vonBJ durch schnellePräzession von Jim Mittel null.
Bei starkem Magnetfeld wieder Paschen-Back Effekt,d.h. keine Kopplung zum gesamtern Drehimpuls F,sondern Kernspin richtet sich im äußeren statt innerenMagnetfeld
![Page 14: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/14.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 14
ENDOR (Electron Nuclear Double Resonance)
Idee: man strahlt gleichzeitigmit Mikrowellen (AD-Übergang=EPR)und RF (AB oder CD=NMR).
Wenn die NMR Resonanz-Bedingung erfüllt ist, ändern sich die Besetzungs-zahlen von A oder D. Damit ändert sich das EPR Signal-> man detektiert NMR mit Empfindlichkeit von EPR (Electron Paramagnetic Resonance).
Man misst gleichzeitig NMR Frequenz und Hyperfeinstruktur-Konstante a, da:
![Page 15: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/15.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 15
Prinzip der Kernspintomographie
![Page 16: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/16.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 16
Trick der Kernspintomographie
http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/inside.htm
Um Fourier-Transformationen in NMRzu verstehen, besuche z.B.
![Page 17: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/17.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 17
Gepulste Kernspinresonanz
![Page 18: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/18.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 18
Aus diesem gemessenen Signal kann man mittels Fourier- Analyse die
ursprünglichen Frequenzen wieder bestimmen
Interferenz
![Page 19: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/19.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 19
Beginn der NMI (Nuclear Magnetic Imaging)
![Page 20: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/20.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 20
Wie “MRI” (Magnetic Resonance Imaging) funktioniert
![Page 21: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/21.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 21
MRI scanner
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html
![Page 22: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/22.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 22
3D-Bilder möglich
Gehirn Kiwi
![Page 23: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/23.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 23
functional MRI (=interactive MRI)Beispiel für “image guided robotic surgery”
![Page 24: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/24.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 24
Adolescents with disruptive behavior disorders (DBD) have different brain structure and brain activation patterns than nonaggressive adolescents. When watching violent video games, aggressive adolescents had less brain activation than the nonaggressive control group. Normal adolescents previously exposed to greater amounts of violent media also exhibited differences in brain function. Adolescents with DBD showed abnormal development of the brain's frontal lobes.
Violent Video Games Trigger Unusual Brain Activity in Aggressive Adolescents
![Page 25: Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 1 VL16. Hyperfeinstruktur 16.1. Hyperfeinstruktur 16.2. Kernspinresonanz VL 17 17.1. Elektronenspinresonanz](https://reader035.vdocuments.pub/reader035/viewer/2022062623/55204d7e49795902118ce8f4/html5/thumbnails/25.jpg)
Wim de Boer, Karlsruhe Atome und Moleküle, 21.06.2012 25
Zum Mitnehmen
Aufspaltung der Spektrallinien im Magnetfeld kann im optischenBereich (normaler und anomaler) Zeeman-Effekt,im Mikrowellenbereich (ESR) und Radiobereich (NMR)beobachtet werden.
NMR führt zu interessanten Anwendungen als 3D Imaging und computergesteuerte Operationen im Bereich der Medizin