Dynamika vodíkově vázaných sítí pohledem NMR spektroskopie
| Thesis title in Czech: | Dynamika vodíkově vázaných sítí pohledem NMR spektroskopie |
|---|---|
| Thesis title in English: | Dynamics of hydrogen bonded networks viewed by NMR spectroscopy |
| Key words: | NMR|relaxace|vodíková vazba|dynamika |
| English key words: | NMR|relaxation|hydrogen bond|dynamics |
| Academic year of topic announcement: | 2013/2014 |
| Thesis type: | dissertation |
| Thesis language: | čeština |
| Department: | Department of Low Temperature Physics (32-KFNT) |
| Supervisor: | doc. RNDr. Jan Lang, Ph.D. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 27.09.2013 |
| Date of assignment: | 27.09.2013 |
| Confirmed by Study dept. on: | 27.01.2014 |
| Date and time of defence: | 30.03.2023 11:15 |
| Date of electronic submission: | 28.02.2023 |
| Date of submission of printed version: | 28.02.2023 |
| Date of proceeded defence: | 30.03.2023 |
| Opponents: | doc. RNDr. Lenka Hanyková, Dr. |
| RNDr. Mgr. Jozef Hritz, Ph.D. | |
| Guidelines |
| 1. Literární rešerše problematiky dynamiky vodíkově vázaných klastrů vody a jednoduchých alkoholů.
2. Osvojení si základů ovládání spektrometru nukleární magnetické rezonance. 3. Vyvinutí protokolu přípravy odplyněných a stabilních vzorků vody, alkoholů a dalších studovaných látek. 4. Experimentální práce - příprava sérií vzorků studovaných látek. 5. Naměření NMR relaxačních parametrů vybraných jader v připravených vzorcích, včetně optimalizace měřicích metod. 6. Vyhodnocení naměřených spekter. 7. Počítačové modelování vybraných procesů ve studovaných systémech. 8. Sepsání disertační práce. |
| References |
| 1. Levitt, M. H. : Spin Dynamics; Basics of Nuclear Magnetic Resonance, John Wiley & Sons, Chichester, 2001.
2. Suhm, M.: Advances in Chemical Physics, Volume 142, edited by Stuart A. Rice, pp 2 - 57, Wiley, 2009 a vybrané citace z této práce 3. Meiboom, S., J. Chem. Phys, 34 (2), 1961, 375-378 4. Kowalewski J, Maler L., Nuclear Spin Relaxation in Liquids: Theory, Experiments, and Applications, Taylor & Francis, 2006 5. vybrané články z odborných periodik. |
| Preliminary scope of work |
| Nejběžnější polární rozpouštědla jako je voda či jednoduché alkoholy mají mnoho unikátních termodynamických vlastností v důsledku tvorby sítí vodíkových vazeb. Jednotlivé vodíkové vazby však mají poměrně krátkou dobu života, takže molekulární struktura rozpouštědla podléhá dynamickým změnám. Ačkoliv byly tyto systémy studovány mnoha experimentálními i teoretickými technikami, není dosud sjednocený pohled na jejich strukturu a dynamiku na mikroskopické úrovni, mnohé výsledky jsou rozporné. NMR spektroskopie nabízí řadu technik, které jsou citlivé na detekci dynamiky v relevantních časových škálách, zejména v rozmezí pikosekund – milisekund. Metodika měření samo-difúzních koeficientů v kombinaci s kvantově-chemickými a hydrodynamickými výpočty může poskytnout informaci o distribuci velikostí přítomných molekulárních klastrů. Na druhou stranu, interpretace měření relaxačních vlastností jaderného spinu představuje dosud velkou výzvu, i vzhledem k nutnosti využití jader vodíku, na která působí vždy řada magnetických interakcí od okolních vodíkových jader a navíc podléhají rychlé chemické výměně (v případě hydroxylových skupin). Tuto výměnu je možno postihnout měřením disperze příčné relaxační doby v závislosti na příčném radiofrekvenčním poli.
Cílem práce je prozkoumat za využití především NMR technik dynamické chování molekul vybraných jednoduchých alkoholů a vody. K tomu bude nutné navrhnout modely molekulární dynamiky a vyvinout postupy interpretace příslušných NMR měření. Jednou z řešených otázek bude identifikace procesu či procesů, které jsou příčinou zkrácení relaxační doby T2 jader 1H v čisté vodě. Předpokládané znalosti uchazeče na úrovni ukončeného magisterského studia v oboru biofyzika a chemická fyzika. |