Tuumamagnetresonantsi meetodi uued arendused ja rakendused
Ülijuhtmagnetite tehnoloogia areng on toonud teadlaste käsutusse tugevad stabiilsed ja homogeensed magnetväljad tuumamgnetresonantsi (TMR) eksperimentide teostamiseks. Tugevate magnetväljade kasutamise peamisteks eelisteks on suurem tundlikkus ja parem lahutusvõime. See on teinud võimalikuks mitmed tahke keha TMR kõrge lahutuse rakendused, mis madalamates magnetväljades ei olnud praktiliselt teostatavad. Nii on tahke keha TMR meetoditega määratud esimesed valkude, sh Alzheimeri tõvega seotud proteiini fibrillide ning sünteetiliste tsellulooside ja tseoliitide struktuurid. Kõrge lahutuse saamiseks kasutatav maagilise pöörlemise (MAS) tehnika rakendamine kõrgetes magnetväljades eeldab proovi väga kiiret pöörlemist, mis on võimalik kasutades väikesemõõdulisi rootoreid ja isotooprikastatud uuritavaid aineid. Paraku ei võimalda olemasolevate MAS-TMR mõõtepeade tundlikkus naturaalse isotoopsisaldusega tahkete orgaaniliste polümeeride (tsellulooside, polüsahhariidide), keraamiliste (tseoliidid) jt materjalide struktuuri määramist homonukleaarsete ja heteronukleaarsete TMR korrelatsioonispektrite abil.
Käsilolev töö on suunatud TMR meetodi rakendamisele ainete lokaalse struktuuri ja dünaamika määramiseks. Peaeesmärk on töötada välja ja täiustada mitu uut TMR mõõtesüsteemi, sh. krüotemperatuuride maagilise pöörlemise (MAS) mõõtepea, kõrgete temperatuuride MAS mõõtepea ja süsteem väikeste bioloogiliste kehade mõõtmiseks. Selline riistvara võimaldab uurida mitmesuguste niisuguste materjalide molekulaarset struktuuri ja dünaamikat, milleks praegusel ajal võimalused puuduvad, kuna olemasolev TMR tehnika ei võimalda sobivat temperatuuri vahemikku või piisavat tundlikkust. Uue tehnika rakendustena nähakse tehnoloogiliselt ja majanduslikult tähtsate ainete nagu ioonjuhid, membraani proteiinid, biopolümeerid, tseoliidid jmt molekulaarse struktuuri ja dünaamika uurimist, samuti spetsiifiliste probleemide nagu töötava südame in vitro energeetilise bilansi uurimist.
Juba on täiustatud ja katsetatud TMR cryo-MAS mõõtepead, mille tulemusena on cryo-MAS mõõtepeas kasutuses 1.5 korda suurema kasuliku mahuga 1.8 x 15mm rootorid, mõõtepea võimaldab uuritavat ainet ka optiliselt ergastada ja teostada tahke keha kõrge lahutusega mõõtmisi temperatuurivahemikus 10 kuni 300K.
