La interacción dipolo-dipolo magnético , también llamada acoplamiento dipolar , se refiere a la interacción directa entre dos dipolos magnéticos .
Suponga que m 1 y m 2 son dos momentos dipolares magnéticos que están lo suficientemente separados como para poder tratarlos como dipolos puntuales al calcular su energía de interacción. La energía potencial H de la interacción viene dada por:
donde μ 0 es la constante magnética , r̂ es un vector unitario paralelo a la línea que une los centros de los dos dipolos, y | r | es la distancia entre los centros de m 1 y m 2 . Último trimestre con-La función desaparece en todas partes menos en el origen, y es necesaria para asegurar que desaparece por todas partes. Alternativamente, suponga que γ 1 y γ 2 son relaciones giromagnéticas de dos partículas con cuantos de espín S 1 y S 2 . (Cada uno de estos cuantos es un múltiplo integral de1/2.) Luego:
donde r̂ es un vector unitario en la dirección de la línea que une los dos espines, y | r | es la distancia entre ellos.
Finalmente, la energía de interacción se puede expresar como el producto escalar del momento de cada dipolo en el campo desde el otro dipolo:
donde B 2 ( r 1 ) es el campo que el dipolo 2 produce en el dipolo 1, y B 1 ( r 2 ) es el campo que el dipolo 1 produce en el dipolo 2. No es la suma de estos términos.
La fuerza F que surge de la interacción entre m 1 y m 2 viene dada por:
La transformada de Fourier de H se puede calcular a partir del hecho de que
y está dado por [fuente?]
Acoplamiento dipolar y espectroscopia de RMN
El acoplamiento directo dipolo-dipolo es muy útil para estudios estructurales moleculares, ya que depende solo de constantes físicas conocidas y del cubo inverso de la distancia internuclear. La estimación de este acoplamiento proporciona una ruta espectroscópica directa a la distancia entre núcleos y por lo tanto a la forma geométrica de la molécula, o adicionalmente también a distancias intermoleculares en estado sólido que conducen a cristalografía de RMN, especialmente en materiales amorfos.
Por ejemplo, en el agua, los espectros de RMN de los átomos de hidrógeno de las moléculas de agua son líneas estrechas porque el acoplamiento dipolar se promedia debido al movimiento molecular caótico. [1] En los sólidos, donde las moléculas de agua están fijadas en sus posiciones y no participan en la movilidad de difusión, los correspondientes espectros de RMN tienen la forma del doblete de Pake . En sólidos con posiciones vacantes, el acoplamiento de dipolos se promedia parcialmente debido a la difusión del agua que procede de acuerdo con la simetría de los sólidos y la distribución de probabilidad de moléculas entre las vacantes. [2]
Aunque los acoplamientos dipolo magnéticos internucleares contienen una gran cantidad de información estructural, en solución isotrópica, su promedio es cero como resultado de la difusión. Sin embargo, su efecto sobre la relajación del espín nuclear da como resultado efectos de Overhauser nucleares (NOE) medibles.
El acoplamiento dipolar residual (RDC) ocurre si las moléculas en solución exhiben un alineamiento parcial que conduce a un promedio incompleto de interacciones magnéticas espacialmente anisotrópicas, es decir, acoplamientos dipolares. La medición de RDC proporciona información sobre el plegamiento global de la información estructural de proteínas a larga distancia. También proporciona información sobre la dinámica "lenta" de las moléculas.
Ver también
Referencias
- Malcolm H. Levitt, Spin Dynamics: Fundamentos de la resonancia magnética nuclear . ISBN 0-471-48922-0 .
- ^ Abragam, A. (1961) Los principios del magnetismo nuclear . Prensa de la Universidad de Oxford, Oxford.
- ^ Gabuda, SP; Lundin, AG (1969) Difusión de moléculas de agua en hidratos y espectros de RMN . JETP, 28 (3), 555. http://www.jetp.ac.ru/cgi-bin/dn/e_028_03_0555.pdf