Projekti / Programi
Nove merilne tehnike in metode magnetne resonance
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
| P180 |
Naravoslovno-matematične vede |
Meroslovje, fizikalna instrumentacija |
| P230 |
Naravoslovno-matematične vede |
Atomska in molekularna fizika |
merilne tehnike, jedrska magnetna resonanca, NMR, zemeljsko magnetno polje, relaksacije, difuzija, pretok, konvekcija, porozni sistemi, korelacije gibanja molekul, zeoliti, selektivna detekcija, gradientno polje, akustika, ultrazvok
Raziskovalci (6)
Organizacije (1)
Povzetek
Program lahko razdelimo na več poprojektov:-Raziskavame in razvoj sistema za NMR spektroskopijo in slikanje v izredno šibkem zemeljskem magnetnem polju. Dosedanje raziskave in meritve lastne difuzije molekul in šibkih pretokov (naravne konvekcije) ter uporaba dinamične polarizacije jeder, dokazujejo, da šibko polje zagotavlja posebne eksperimentalne pogoje za raziskavo nekaterih pojavovi. V ta namen se bomo posebej posvetili v iskanju tehnike za ojačanje šibkega signal (detekcija vrtečega magnetnega polja). Sistem bi lahko potem uporabili za nekaterih problemov iz sledečih podprojektov.-Študija povezave dušenja odmeva spinov s korelacijamii gibanja molekuli, ki smo jo prvi napovedali leta 1981 in eksperimentalno dokazali leta 1995. S dokazom o splošni veljavnosti uporabe Gaussovega približka naključnega procesa v primeru detekcije signala skupka spinov, ki se gibljejo, lahko novo teorijo uporabimo za pojasnitev difuzijskih difrakcij odmeva spinov v poroznih in vseh snoveh, kjer je gibanje molekul omejeno. Z novo razlago bi bilo mogoče pojasniti poskuse z širokimi in moduliranimi gradientnimi sunki in pojav ojačanja robov pri NMR slikanju. To bi lahko morda omogočilo uporabo mikroskopije z magnetno resonanco v tudi v področje nekaj deset nanometrov. -Raziskovali bomo tudi probleme difuzije molekul v poroznih snoveh, zlasti v zeolitih zaradi njihove tehnološke pomembnosti. Dobre teorije za ta pojav še ni; saj ugotovljene močne odvisnosti difuzivnosti od koncentracije še ni uspelo pojasniti. Ker merimo z metodo NMR lastno difuzivnost, je nujno treba izpeljati njeno povezavo s transportno difuzivnostjo. Novi pomembni problemi se odpirajo pri difuziji zmesi, kjer igrajo korelacije ključno vlogo. Pri binarnih zmeseh z zelo različnima difuzivnostima lahko počasna komponenta blokira hitrejšo, kadar je prekoračen prag perkolacije. Podrobnosti bo najbrž treba utemeljiti z računalniško simulacijo.-Nadaljevali bomo z obravnavo vpliva nestacionarnih tokov na signal odmeva spinov pri meritvi lastne difuzije molekul v nehomogenem magnetnem polju in njihovo slikanje z jedrsko magnetno resonanco. Če opišemo nestacionarni tok z avtokorelacijsko funkcijo hitrosti, ki je nekorelirana vsota difuzijskega dela in nestacionarnega dela gibanja tekočine potem je diferencialna enačba, ki opisuje gibanje tekočine (Navier-Stockesova enačba) v času prvega reda. Dušenje odmeva spinov pri dolgih korelacijskih časih lahko obravnavamo tako, da zračunam atenuacijski faktor za celotno meritev, ali pa tako, da med meritvijo enega odmeva privzamem hitrost konstantno, pri naslednji meritvi pa se malo spremeni faza signala.-Predčasom smo razvili in patentirali poseben postopek za določanje spreminjanja elastičnih lastnosti snovi med kemijskim procesom hidratacije, polimerizacije, strjevanja in podobno. Sedaj razvijamo novo aparaturo, ki bi bila uporabna neposredno ob industrijskem procesu.
Pomen za razvoj znanosti
- V predlaganem programu rešujemo nekaj neraziskanih problemov, ki so pomembni za znanost v širšem smislu:a) Raziskava metode meritev difuzije molekul z magnetno resonanco naj bi prispevala k rešitvi problema, ki je star že štirideset let, in sicer: Al
Pomen za razvoj Slovenije
V raziskavi obravnavamo nekatere difuzijske probleme, ki so lahko pomembni z ekološkega vidika. Po eni strani gre za konvekcijo snovi ali toplote v curkih, ki so pri velikem Reynoldsovem številu v časovnem povprečju sebi podobni (invariantni proti spremembi merila). Medtem ko je problem prostega curka že rešen, nekateri problemi z omejenim curkom še čakajo na rešitev. Sem spadata idealizirani model za izliv reke v morje in problem vzgonskega curka, ki zadeva ob mejo (n.pr. dim iz dimnika, ki zadeva ob inverzijsko mejo). Drugačen problem ponuja pretakanje talne vode in s tem povezana difuzija primesi. Videti je, da reševanje takih problemov z navadno difuzijsko enačbo ne ustreza.Zeoliti imajo izreden pomen v kemijski tehnologiji, in sicer zaradi uporabe pri čiščenju pitne vode, pri pripravi katalizatorjev in detergentov in za ločevanje plinskih zmesi. Zlasti za zadnji namen je razumevanje difuzivnosti plinov in njihovih zmesi v zeolitih lahko prav pomembno.Problem mešanja v turbulentnih curkih in v talni vodi sta zlasti pomembnma z ekološkega vidika. Pomislimo lahko na širjenje strupov pri takem gibanju in na upoštevanje lokalne klime pri projektiranju visokih dimnikov.-Nova metoda yasledovanja spreminjanja elastičnih lastnosti snovi med kemijskim procesom hidratacije, polimerizacije, strjevanja lahko služi izboljšanju sedanjih kontrolnih postopkov v industrijskuh procesih
