低場核磁技術研究水分子運動狀態

低場核磁技術研究水分子運動狀態

水分子的運動：

水分子是粘在一起、一個挨著一個、振動著的分子。水保持著它的體積；它不會散開，因為它的分子互相吸引。

當溫度升高，水分子的運動也加強。如果繼續加熱，到了分子間的吸引力不足以把它們拉在一起時，分子就會飛走，互相分離。

升溫影響水分子的運動：

互相吸引的水分子→加熱（得到外部能量）→分子運動加強，能量增加→總能量增加→溫度升高→繼續加熱→吸引力不足→分子就會飛走，互相分離→蒸發。

當溫度降低，水里的原子、分子的振動逐漸減弱。 原子之間是有吸引力的，在很低的溫度下將發生的情況：分子被鎖定在一種新的型式中，這就是冰。冰是水分子六角形陣列。雖然是一種剛性的結晶形態。

冰的原子并不是靜止不動的，所有的原子仍在原地振動。 提高溫度，它們振動的幅度越來越大，直到把它們自己從所在的位置上搖下來。 叫熔化。固體和液體的差別就在于，固體中的原子是按照某種陣列排列的，叫做晶體陣列。

降溫影響水分子的運動：

降低溫度→能量低了→分子運動減弱→很低的溫度→分子鎖定成六角形結構的冰→原子就地振動→冰的溫度。

低場核磁技術研究水分子運動狀態

低場核磁共振技術可用于研究水分子運動狀態，弛豫時間特征參數可以反映當前溫度下水分子的活性。相同溫度下，水分子活性越大，弛豫時間越長。所以自由水的T2弛豫時間要遠遠大于冰的弛豫時間。

生物體系中，水分子與周圍物質發生作用，從而影響水分子的運動特性。T2弛豫圖譜可區分樣品中不同運動狀態的水組分。

多層結構形成機理：大分子的親水基團（—NH2，—OH）與鄰近水分形成氫鍵，由于氫鍵極化，水分子反過來傾向與下一層水分子形成氫鍵，如此反復，最后形成極性的多層結構。這個又是NMR研究水分相態的基礎依據，由于結合水直接與大分子基團以氫鍵結合，受到束縛程度較大，水分運動性較弱，衰減速度最快，自由水游離在結構以外，水分運動性較強，衰減速度最慢，從而根據弛豫時間的大小來區分水分相態。

推薦儀器：紐邁NMI20系列變溫低場核磁共振