20.07.2020 - Johannes Gutenberg-Universität Mainz

El nuevo método de RMN permite la vigilancia de las reacciones químicas en los contenedores metálicos

Análisis de muestras heterogéneas en contenedores metálicos mediante espectroscopia de RMN de campo cero a ultrabajo

La resonancia magnética nuclear (RMN) se emplea en una amplia gama de aplicaciones. En química, la espectroscopia de resonancia magnética nuclear se utiliza de manera estándar para los fines de análisis, mientras que en el campo de la medicina, la imagen de resonancia magnética (IRM) se utiliza para ver las estructuras y el metabolismo del cuerpo. Los científicos de la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) y del Instituto Helmholtz de Maguncia (HIM), en colaboración con investigadores visitantes de Novosibirsk (Rusia), han desarrollado un nuevo método de observación de las reacciones químicas. Para ello utilizan la espectroscopia de RMN, pero con un giro inusual: No hay campo magnético. "Esta técnica tiene dos ventajas. Para empezar, podemos analizar muestras en contenedores metálicos y, al mismo tiempo, podemos examinar sustancias más complejas compuestas de diferentes tipos de componentes", dijo el profesor Dmitry Budker, jefe del grupo con sede en Maguncia. "Pensamos que nuestro concepto podría ser extremadamente útil cuando se trata de aplicaciones prácticas".

Como técnica química, la espectroscopia de RMN se utiliza para analizar la composición de las sustancias y determinar sus estructuras. La RMN de alto campo se utiliza con frecuencia, lo que permite el examen no destructivo de las muestras. Sin embargo, este método no se puede utilizar para observar las reacciones químicas en los contenedores de metal porque el metal actúa como un escudo, impidiendo la penetración de las frecuencias relativamente altas. Por esta razón, los contenedores de muestras de RMN suelen estar hechos de vidrio, cuarzo, plástico o cerámica. Además, los espectros de RMN de alto campo de muestras heterogéneas que contienen más de un componente tienden a ser pobres. Existen conceptos más avanzados, pero éstos tienen a menudo el inconveniente de que no permiten la vigilancia in situ de las reacciones.

El uso de la resonancia magnética de campo cero a ultra-bajo propuesto como solución

El equipo dirigido por el profesor Dmitry Budker ha propuesto así el uso de la resonancia magnética nuclear de campo cero a ultra-bajo, abreviado RMN ZULF, para evitar los problemas. En este caso, debido a la ausencia de un fuerte campo magnético externo, un contenedor de metal no tendrá un efecto de detección. El grupo de investigación utilizó un tubo de ensayo de titanio y un tubo de ensayo de vidrio convencional de RMN para la comparación en sus experimentos. En cada caso, se hizo burbujear gas de hidrógeno paraenriquecido en un líquido para iniciar una reacción entre sus moléculas y el hidrógeno.

Los resultados mostraron que la reacción en el tubo de titanio podría ser fácilmente monitoreada usando RMN del ZULF. Fue posible observar la cinética de la reacción en curso con una alta resolución espectroscópica mientras burbujeaba continuamente gas parahidrógeno. "Anticipamos que la RMN del ZULF encontrará aplicación en el campo de la catálisis para el operando y la supervisión de la reacción in situ, así como en el estudio de los mecanismos de reacción química en condiciones realistas", escriben los investigadores en su artículo publicado en la revista científica Angewandte Chemie International Edition.

Tres investigadores del Centro Internacional de Tomografía de Novosibirsk también participaron en el proyecto, a saber, el Profesor Igor V. Koptyug, un becario visitante del HIM en Maguncia, Dudari B. Burueva, un candidato a doctorado de Koptyug que también era un becario visitante y un primer autor conjunto del estudio ahora publicado, y el Dr. Kirill V. Kovtunov. "Lamentablemente, nuestro colega Kirill Kovtunov falleció durante la preparación del manuscrito para esta publicación. Sus contribuciones fueron muy importantes para nosotros", reconoció el profesor Dmitry Budker. Además, un grupo de jóvenes científicos de HIM y JGU colaboraron en el proyecto de investigación, a saber, el primer autor conjunto, el Dr. James Eills, y el Dr. John W. Blanchard, junto con los candidatos al doctorado Antoine Garcon y Román Picazo Frutos.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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