低場(chǎng)核磁技術(shù)研究水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

水分子的運(yùn)動(dòng)：

水分子是粘在一起、一個(gè)挨著一個(gè)、振動(dòng)著的分子。水保持著它的體積；它不會(huì)散開，因?yàn)樗姆肿踊ハ辔?/p>

當(dāng)溫度升高，水分子的運(yùn)動(dòng)也加強(qiáng)。如果繼續(xù)加熱，到了分子間的吸引力不足以把它們拉在一起時(shí)，分子就會(huì)飛走，互相分離。

升溫影響水分子的運(yùn)動(dòng)：

互相吸引的水分子→加熱（得到外部能量）→分子運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，能量增加→總能量增加→溫度升高→繼續(xù)加熱→吸引力不足→分子就會(huì)飛走，互相分離→蒸發(fā)。

當(dāng)溫度降低，水里的原子、分子的振動(dòng)逐漸減弱。 原子之間是有吸引力的，在很低的溫度下將發(fā)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(jié)晶形態(tài)。

冰的原子并不是靜止不動(dòng)的，所有的原子仍在原地振動(dòng)。 提高溫度，它們振動(dòng)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(yùn)動(dòng)：

降低溫度→能量低了→分子運(yùn)動(dòng)減弱→很低的溫度→分子鎖定成六角形結(jié)構(gòu)的冰→原子就地振動(dòng)→冰的溫度。

低場(chǎng)核磁技術(shù)研究水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

低場(chǎng)核磁共振技術(shù)可用于研究水分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，弛豫時(shí)間特征參數(shù)可以反映當(dāng)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(shí)間越長(zhǎng)。所以自由水的T2弛豫時(shí)間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于冰的弛豫時(shí)間。

生物體系中，水分子與周圍物質(zhì)發(fā)生作用，從而影響水分子的運(yùn)動(dòng)特性。T2弛豫圖譜可區(qū)分樣品中不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的水組分。

多層結(jié)構(gòu)形成機(jī)理：大分子的親水基團(tuán)（—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(fù)，最后形成極性的多層結(jié)構(gòu)。這個(gè)又是NMR研究水分相態(tài)的基礎(chǔ)依據(jù)，由于結(jié)合水直接與大分子基團(tuán)以氫鍵結(jié)合，受到束縛程度較大，水分運(yùn)動(dòng)性較弱，衰減速度最快，自由水游離在結(jié)構(gòu)以外，水分運(yùn)動(dòng)性較強(qiáng)，衰減速度最慢，從而根據(jù)弛豫時(shí)間的大小來區(qū)分水分相態(tài)。

推薦儀器：紐邁NMI20系列變溫低場(chǎng)核磁共振