NMRdiffusie

NMRdiffusie is een verzamelnaam voor NMR-methoden die de diffusie van moleculen in een oplossing kwantificeren. De bekendste vorm is DOSY (diffusion-ordered spectroscopy), een techniek die signalen in een NMR-spectrum koppelt aan diffusiecoëfficiënten, zodat componenten in mengsels op basis van hun diffusiegedrag kunnen worden onderscheiden zonder separationele stappen.

Principe en rekenregels: Diffusie wordt verzegeld door pulsen van magnetische gradienten die de signaalfase encoding geven voor de positie van moleculen. Moleculen die sneller diffunderen leiden tot grotere signaalverzwakking dan trager diffundierende moleculen. De signaalintensiteit I volgt (vereenvoudigd) de Stejskal–Tanner-relatie I = I0 exp(-D γ^2 g^2 δ^2 (Δ − δ/3)), waarbij D de diffusiecoëfficiënt is, γ het gyromagnetische ratio, g de gradientsterkte, δ de duur van de gradient en Δ de diffusietijd tussen gradient-pulsen. Door I/I0 te meten als functie van g of gerelateerde parameters, kan D worden bepaald. DOSY levert een pseudo-2D-spectrum op waarin elke signaalcomponent een diffusiecoëfficiënt krijgt toegewezen, zodat chemische shift en diffusie worden samengebracht.

Toepassingen: NMRdiffusie wordt veel toegepast om molecuulgrootte en aggregatie af te leiden, bindingen en interacties te bestuderen, en mengsels te karakteriseren zonder scheiding. Het is vooral nuttig in oplossing en in biologische milieu’s waar convectie een rol speelt en traditionele scheiding lastig is.

Beperkingen: Metingen vereisen stabiele temperatuur en minimale convectie; relaxatieeffecten (T1/T2), ruilprocessen en hoge viscositeit kunnen de nauwkeurigheid beïnvloeden. Complexe mengsels met overlappende signalen kunnen de interpretatie bemoeilijken en de resolutie beperken.