Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) est devenue une méthode incontournable dans les industries chimiques, l’industrie pharmaceutique, la biologie, la médecine. Cette technique, qui permet une étude détaillée et non destructive de la matière, est un moyen d’investigation puissant que ce soit pour l’étude des molécules organiques ou inorganiques, celle des solides ou des êtres vivants. Cet article présente les phénomènes physiques et les paramètres de base de la RMN pour la détermination des structures moléculaires ou des cristaux.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Nicole PLATZER : Professeur - Docteur ès Sciences - Ingénieur ENSCP Laboratoire de RMN biologique ICSN-CNRS
-
Laurence DALLERY : Docteur de l’Université Pierre et Marie Curie en Chimie - Chaire de génie analytique CNAM
INTRODUCTION
La résonance magnétique nucléaire, RMN, est l’une des méthodes spectroscopiques d’analyse de la matière. Par rapport aux autres méthodes spectroscopiques, la RMN se situe à l’échelon le plus bas de l’échelle des énergies mises en jeu. En conséquence la RMN permet un examen extrêmement détaillé et non destructif de l’échantillon.
Le phénomène physique de base est le magnétisme nucléaire. La très grande majorité des éléments possède cette propriété au moins sous certaines formes isotopiques.
Le champ d’investigation de la RMN est exceptionnellement large. Citons l’étude des molécules organiques, biologiques, inorganiques, l’étude des solides, l’étude des êtres vivants. Il est possible d’examiner quelques milligrammes voire microgrammes d’une molécule en solution ou bien un fragment d’une pierre d’une cathédrale mais aussi un enfant nouveau-né.
Pourquoi la RMN est-elle un moyen d’investigation si puissant ?
Les informations correspondant à des noyaux de types différents, par exemple 1H et 13C ou 1H et 2H sont totalement distinctes. Dans les milieux liquides isotropes (RMN haute résolution), les différents noyaux d’un même type, par exemple 1H ou 13C ou 15N, donnent chacun une réponse individuelle en fonction des caractéristiques de leur environnement. En analyse structurale il est possible de repérer l’enchaînement des atomes, leurs positions relatives dans l’espace. La proximité des noyaux à travers l’espace, soit à l’intérieur d’une molécule soit entre entités distinctes, peut être établie. De nombreux phénomènes d’échange sont détectés et analysés. Les mouvements moléculaires, mouvement global d’une molécule, mouvement interne d’une partie de la molécule ou mouvements relatifs d’entités distinctes (diffusion) peuvent être étudiés.
Dans les milieux anisotropes, liquides orientés et solides, la RMN présente des contraintes supplémentaires liées en particulier à la mobilité réduite des noyaux. Elle a néanmoins de nombreux intérêts : détermination de paramètres non accessibles en milieu isotrope, observation de substances insolubles, de l’intégrité structurale lorsque la dissolution dans un solvant ne permet pas de la conserver. Elle va bien au-delà de l’étude par rayons X puisqu’il n’est pas nécessaire que le solide soit un cristal.
La RMN in vivo permet de distinguer les tissus en fonction de leur teneur en noyaux 1H (H2O et/ou autres molécules), en fonction de paramètres liés à la mobilité de ces molécules, et d’obtenir des images des différents constituants d’une structure telle qu’une articulation ou des vaisseaux sanguins. Outre 1H, d’autres noyaux : 31P, 13C, 23Na... peuvent être exploités. Il est également possible de suivre l’évolution des molécules présentes dans les tissus.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 1984 par Claude CHACHATY
- Version archivée 2 de juil. 1996 par Jean-Claude ROUSSEL
- Version archivée 3 de juin 2002 par
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(289 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
L’échange en RMN4. Mécanismes de relaxation
La relaxation résulte dans la majorité des cas de l’interaction entre le moment magnétique d’un noyau et un champ magnétique fluctuant local BL(t).
La relaxation longitudinale (ou spin-réseau) concerne la composante Mz de l’aimantation. Elle est associée à un transfert énergétique avec le réseau, terme qui désigne tout l’environnement du noyau considéré. Le champ magnétique fluctuant BL(t) a un rôle analogue à celui du champ radiofréquence cohérent B1 si la gamme des fréquences associées aux composantes Bx, By de BL(t) permet de satisfaire à la condition de résonance pour le type de noyau étudié. Il provoque alors une transition du spin nucléaire. Il faut noter que BL(t), champ incohérent, ne peut par contre créer des cohérences.
La relaxation transversale (ou spin-spin) implique le déphasage des aimantations transversales. Elle est associée à un effet entropique. La composante Bz de BL(t), parallèle à B0, module la valeur de B0 et élargit la gamme des fréquences de précession. Par ailleurs la composante Bx /By du champ fluctuant BL(t) agit sur la composante My /Mx de l’aimantation transversale et contribue aussi à la relaxation transversale.
L’étude de la relaxation a de très nombreuses applications : caractéristiques structurales, dynamique des molécules dans des milieux très variés, étude de la diffusion.
4.1 Relaxation dipolaire
Le champ dipolaire BL(t) est créé au niveau du noyau A par le moment magnétique de noyaux voisins S, X (voir couplage dipolaire). Considérons le système « théorique » d’un groupe isolé de deux noyaux A et S, de spin 1/2, non couplés scalairement, mais proches dans l’espace (figure 22).
Il est caractérisé par quatre états de spins αα, αβ, βα et ββ. À chaque transition est associée une probabilité de transition.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(289 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Mécanismes de relaxation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MARTIN (M.T.) - * - CNRS-ICSN Gif/Yvette, communication personnelle.
-
(2) - SIZUN (C.) - * - CNRS-ICSN Gif/Yvette, communication personnelle.
-
(3) - SIZUN (C.) - * - CNRS-ICSN Gif/Yvette, communication personnelle.
-
(4) - MARTIN (M.T.) - * - CNRS-ICSN Gif/Yvette, communication personnelle.
-
(5) - FRIEBOLIN (H.) - Basic one and two dimensional NMR Spectroscopy - . 2nd ed. VCH (1993).
-
(6) - BREITMAIER (E.) - Structure Elucidation by NMR in Organic Chemistry. A Practical Guide - . John Wiley and sons (1993).
-
(7) - ROBERTS (G.C.) - * - NMR...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
* - Les logiciels sont systématiquement fournis par les constructeurs.
* - Un logiciel très convivial NMRnotebook TM Advanced NMR Data Management Solution qui permet de traiter les données de toutes origines est développé par la société NMRtec http://www.nmrtec.com
HAUT DE PAGE
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(289 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
