Resonancia Magnética Nuclear de Sólidos y su aplicación ala caracterización de polímeros Carlos García Aparicio Madrid, 2012
La espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) es un fenómeno que ocurre cuando el núcleo de ciertos átomos inmersos en un campo magnético estático, son expuestos aun segundo campo magnético. La RMN se basa en la medida dd de la absorción de la radiación electromagnética en la región de las radiofrecuencias aproximadamente de 4a9MHz. ΔE hν γ γ N h B 2π
Free Induction Decay (FID) Señal Transformada de Fourier Función de onda para cada sistema spin Frecuencias
Esquema aparato de RMN
Las señales son mucho más anchas (peor resolución) El ensanchamiento es aún tan grande que las señales cubren todo el espectro
Acoplamiento dipolar se da através del espacio yno de los enlaces Jtoma valores mucho mayores que en el acoplamiento espín-espín
EJEMPLOS Modificación de fibras de sepiolita con metoxisilanos
EJEMPLOS Estudio de entrecruzamiento de ipp
EJEMPLOS Injerto de polímeros en nanotubos
Estudio del hinchamiento h i de hidrogeles derivados d de metacrílico yacrilamida id
Medidas de Difusión La difusión es el movimiento de las partículas debido al movimiento browniano. El coeficiente de difusión, D, es una medida de la difusión. La secuencia de espín-ecoeco de gradiente pulsado nos permite medir este coeficiente de difusión.
Coeficientes de difusión de [13C]O2 en membranas de poliimidas 6FDA-TMPD
Introducción General Hay pocas técnicas que permitan: Realización de medidas con adecuada resolución tanto espacial como temporal Eviten la toma de muestras Eviten el análisis del medio en el que se encuentra inmerso el gel No se ha generalizado la aplicación de la espectroscopía localizada de RMN (MRS, del inglés, magnetic resonance spectroscopy ) py para el estudio del fenómeno de la difusión
Espectroscopía localizada de RMN (MRS) RMN ω = γ B 0 0 ω 0 frecuencia Larmor γ constante giromagnética MRI se utiliza para obtener B campo información espacial magnético aplicado B 0 La frecuencia de resonancia ω 0 se hace dependiente de la posición de manera que las distintas frecuencias corresponden a la posición espacial en lugar de al desplazamiento químico Aplicación sucesiva de tres pulsos de radiofrecuencia selectiva (acompañada de los gradientes de campo magnético) en tres direcciones ortogonales del espacio La intersección corresponde con el volumen objeto de estudio Espectroscopía de resolución de punto ( point resolved spectroscopy PRESS) Utiliza un pulso de radiofrecuencia de 90º y dos de 180º en presencia de gradientes de selección de corte
Se propone la técnica de espectroscopía localizada de RMN para el estudio de la difusión de las moléculas o solutos de bajo peso molecular en geles El coeficiente de difusión se determinará directamente a partir de las intensidades en los espectros de 1 H-RMN de las moléculas que difunden en geles en función del tiempo ydel espacio
Estudio de la difusión de cafeína en geles de quitosano O N O N N N Cafeína IV Buena solubilidad en agua, formando disoluciones estables, presenta señales de 1 H-RMN fácilmente detectables, no es tóxica y se emplea como medicamento por la industria farmacéutica 1 O N O N 3 Cafeína N N Quitosano 7 6 V III II I 3-CH 3 Ácido acético Fuente de cafeína H-6 1-CH 3 7-CH 3 La intensidad de las señales disminuye según aumenta separación entre la interfase yel voxel de interés la distancia de
Estudio de la difusión de cafeína en geles de quitosano Espectros de 1 H-RMN de cafeína obtenidos a las 24 horas a distancias voxel- interfase crecientes 1 O N O N N N 7 6 2,22 1,9 1,75 3 1,43 1,25 1,0 08 0,8 0,53 3-CH 3 H-6 1-CH 3 δ(ppm) ) 7-CH 3 Ácido acético 0,3 0,10 La intensidad varía Existe un transporte de cafeína en el sistema polimérico
Estudio de la difusión de cafeína en geles de quitosano Variación de la intensidad de señal de 1 H-RMN en función de la distancia de separación entre la interfase yel voxel correspondiente avarios tiempos de difusión 9 8 7 6 270 min 690 min 1470 min Intens sidad 5 4 3 2 1 0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 x (cm) La intensidad de señal de la cafeína disminuye de forma no lineal en relación a la distancia de difusión Disminución de concentración de cafeína según aumenta la distancia de difusión D = 3.98 ± 0.38 10-6 cm 2 /s