چرخش دارند و بنابراین باعث ایجاد ممنتوم زاویه‌ای۱۴۹، I، و ممان مغناطیسی۱۵۰، ?، می‌شوند. همچنین پاؤلی توضیح داد که مشاهده‌ی ساختارهای میکروسکوپی، به دلیل برهم‌کنش ممان مغناطیسی هسته‌ای با ممان مغناطیسی الکتریکی است؛ که قبلاً به وسیله‌ی استم۱۵۱ و گرلاخ۱۵۲ تشخیص داده شده بود.[۶۵ و ۶۴]
در سال ۱۹۳۹ میلادی، رابی۱۵۳ و همکارانش[۶۶]، از انرژی الکترومغناطیسی امواج رادیویی بر روی پرتویی از مولکول‌های هیدروژن که از یک میدان مغناطیسی می‌گذشت، استفاده کردند و انرژی جذب شده به وسیله‌ی مولکول‌ها را در یک فرکانس معین، مشخص نمودند. در اواسط دهه‌ی ۱۹۴۰ میلادی، آزمایش‌های NMR، فقط بر روی پرتوهای اتمی انجام می‌شد، اولین پدیده‌ی NMR، برای توده‌ای از مواد در آب، در استنفرد۱۵۴[۶۷] به وسیله‌ی بلاخ۱۵۵ و همکارانش در سال ۱۹۴۵ میلادی، مشاهده شد. همین‌طور در هاروارد۱۵۶، [۶۸] پرسل۱۵۷ و همکارانش این اثر را در پارافین مشاهده کردند. تا اینجا از سوی شیمی‌دان‌ها، توجهی به NMR نمی‌شد؛ تا این‌که در سال‌های ۱۹۴۹ و ۱۹۵۰ میلادی، تعدادی از محققان دریافتند که رزونانس هسته‌ای به محیط شیمیایی اطراف هسته بستگی دارد.[۶۹ و ۷۳] آشنایی با جابه‌جایی شیمیایی۱۵۸ و جفت‌شدگی دو قطبی غیرمستقیم، سرعت استفاده از طیف‌سنجی NMR را بالا برد. اکنون طیف‌سنجی رزونانس مغناطیسی هسته (NMR)159، یکی از قوی‌ترین ابزارهای موجود برای دانشمندان می‌باشد. طیف‌سنجی NMR به‌طور گسترده در شیمی، فیزیک، بیولوژی و پزشکی، برای آشکار نمودن جزئیات ساختاری، دینامیکی و اطلاعات سینتیکی سیستم مورد مطالعه، به‌کار می‌رود.[۴]
۲-۶- محاسبات آغازین۱۶۰ پارامترهای NMR
اساس بررسی تئوری خواص مغناطیسی هسته‌ای بر روش‌های مکانیکی کوانتومی پیشرفته می‌باشد. روش‌ هارتری ـ فاک (HF) یک مدل عمومی برای محاسبات پوشیدگی می‌باشد که تابع موج الکترونی را به یک پیکربندی تک الکترونی نشان می‌دهد و اثر سایر الکترون‌ها به عنوان اثر یک میدان استاتیک معرفی می‌شود. این تقریب به وضوح اثر به وجود آمده از حرکت الکترون‌ها را حساب نمی‌کند.[۴]
همبستگی الکترونی عبارت کاربردی برای بیان اختلاف بین مدل HF و یک بیان دقیق از سیستم می‌باشد. نادیده گرفتن همبستگی الکترونی باعث خطاهای جدا ازهم در پوشیدگی مغناطیسی هسته محاسبه شده برای سیستم با پیوندهای چندگانه یا زوج‌های ناپیوندی یا زوج تک فرمال می‌گردد.[۷۴] در چنین موقعیتی روش‌های آغازین که برای همبستگی الکترونی در نظر گرفته می‌شود، مثل تئوری اختلال مولر ـ پلست۱۶۱ (MP)[75] یا تئوری میدان خود سازگار چند پیکربندی (Mc SCF)[76] اغلب نتایج بهتری از HF می‌دهند. یک روش آغازین، تئوری تابع دانسیته (DFT) به کار برده شده، برای محاسبه‌ی پوشش مغناطیسی هسته‌ای است. به تازگی، اثرات نسبیتی با DFT، در نظر گرفته شده است.[۷۷]
در حالی‌که برنامه‌ی گوسین۱۶۲ شامل روش‌های DFT است، اما در این جریان توابع شامل وابستگی به میدان مغناطیسی نمی‌باشد؛ لذا، این اصلاحی روش روش‌های HF در این مورد نمی‌باشد. با پیشرفت تکنیک‌های کامپیوتری و کامپیوترهای سریع، کیفیت محاسبات بهبود خوبی پیدا کرده است. پیشرفت مهم در سال‌های اخیر، باعث شده که محاسبات آغازین پوشش‌های مغناطیسی هسته‌ای روش‌های تجزیه طیف‌سنجی NMR را کامل کند.
پوشیدگی مغناطیسی هسته‌ای، به ساختار الکترونی مولکولی حساس است، بنابراین تعداد زیادی توابع موج الکترونی صحیح برای محاسبات آغازین، در سطوح مختلف تئوری نیاز می‌باشد. توسعه و تکمیل روش‌ها برای غلبه بر مسئله مبدأ سنجش و پیشرفت بیشتر در محاسبه‌ی تانسورهای پوشیدگی صورت گرفته است. محاسبه‌ی آغازین تانسورهای پوشیدگی مغناطیسی هسته‌ای، برای حل ابهام در جهت‌گیری‌های تانسور به دست آمده از تجزیه جابه‌جایی شیمیایی دو قطبی مفید می‌باشد. به‌طور کلی، بازده برنامه‌های محاسباتی مکانیک کوانتومی از تجزیه‌های عددی بیشتر می‌باشند. چندین روش برای غلبه بر این مشکل به کار برده می‌شود که شامل GIAO و LGLO می‌باشد. روش GIAO، قالب شامل اربیتال‌های اتمی۱۶۳ مقیاسی بر پایه‌ی مبدأ سنجش شامل اربیتال‌های اتمی است که این اربیتال‌ها در مرکز قرار گرفته‌اند. همچنین GIAO، به اربیتال‌های لاندن اشاره کرده است. روش GIAO، سنجش اختصاصی برای اربیتال‌های مستقر۱۶۴ می‌باشد و اربیتال‌های مولکولی را به عنوان مبدأ سنجش به کار می‌برد. سایر روش‌ها شامل LORG، روش مبدأ محلی اربیتال‌های مستقر۱۶۵ و CSGT، سری پیوسته از تغییر شکل‌های سنجش است.[۴]
۲-۶-۱- روش‌های محاسبات کامپیوتری
برای یک تابع موج تقریبی، نتایج به انتخاب مبدأ سنجش بستگی دارد و این در حالی است که تابع موج تقریبی به صورت مقادیر توزیع دیامغناطیسی و پارامغناطیسی برای مبدأهای سنجش مختلف ثابت می‌ماند. خطا از طریق به کارگیری سری پایه برای پارامغناطیس بزرگتر از دیامغناطیس است، علتش این است که تنها به حالت پایه بستگی دارد اما به حالت برانگیخته MOها بستگی دارد و این ما را به طرف وابستگی نتایج به انتخاب مبدأ سنجش بردار پتانسیل A، که مسئله مبدأ سنجش نامیده می‌شود، سوق می‌دهد. برای حل مسئله روش‌های GIAO و IGLO عموماً، بیشترین کاربرد را دارند.[۴]
۲-۶-۲- روش GIAO
در روش GIAO، عناصر ماتریس هامیلتونی در عبارات پایه اوربیتال‌های اتمی وابسته به میدان ارزیابی می‌شود (AO). توابع پایه صریحاً به میدان مغناطیسی وارد شده توسط یک فاکتور فاز کمپلکس بستگی دارد که اشاره به موقعیت تابع پایه (معمولاً هسته) دارد. چنین اوربیتال‌هایی به عنوان اوربیتال‌های اتمی لاندن (LAO) روش اوربیتال‌های اتمی مبدأ سنجش شناخته می‌شوند. به طور خلاصه، عناصر ماتریس درگیر با GIAO، تنها شامل یک اختلاف در پتانسیل‌های برداری هستند که به موجب آن به طرف مبدأ سنجش مطلق در حال جابه‌جایی هستند.[۴]
۲-۶-۳- روش LGLO
روش سنجش اختصاصی برای اوربیتال‌های مسقر، اولین روش برای مطالعه‌ی طبقه‌بندی شد‌ه‌ی پوشیدگی‌های هسته‌ای در سیستم‌های بزرگتر در مبدأ سنجش توزیع شده می‌باشد.
این شامل ارزیابی تانسور پوشیدگی در عبارت اوربیتال‌های مولکولی محلی می‌باشد (MO)، که مبدأهای سنجش اختصاصی به منظور بهینه کردن مقدار مطلق سهم پارامغناطیسی انتخاب می‌شوند. در مقابل اوربیتال لاندن که ضریب فاز مرتبط با هر AO دارد، در روش LGLO فاکتورهای فاز محلی به MOها می‌رسند. روش LGLO، با روش GIAO مقایسه می‌شود زیرا که این روش امکان کاربرد تقریب‌های مخصوص از مشتق انتگرال‌های دو الکترونی را امکان‌پذیر می‌سازد. این تقریب‌ها با به‌کارگیری اوربیتال‌های محلی، وقتی یک سری پایه مناسب در یک محاسبه‌ی LGLO انتخاب می‌شود، حل می‌شوند.[۴]
نمونه‌ای از خروجی محاسبات NMR برنامه‌ی گوسین بر روی مولکولی B21N21 با روش B3LYP/6-31G به صورت زیر می‌باشد. در این خروجی بخشی از تانسورهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ای آمده است.
SCF GIAO Magnetic shielding tensor (ppm):
۱ B Isotropic = 81.1441 Anisotropy = 151.0376
XX= 44.6104 YX= 6.2793 ZX= 3.3668
XY= 30.8030 YY= 57.0989 ZY= 65.0105
XZ= 40.1976 YZ= 62.9756 ZZ= 141.7230
Eigenvalues: 20.7700 40.8265 181.8358
۲ N Isotropic = 86.2904 Anisotropy = 237.2481
XX= 32.9836 YX= 59.7253 ZX= 125.2019
XY= 23.6518 YY= 118.2075 ZY= 103.1943
XZ= 8.0577 YZ= 104.3371 ZZ= 107.6800
Eigenvalues: -11.2715 25.6869 244.4558
۳ B Isotropic = 82.4739 Anisotropy = 32.6381
XX= 75.4399 YX= 4.7911 ZX= -16.6067
XY= 10.5398 YY= 93.9456 ZY= 12.8470
XZ= -14.1460 YZ= 19.6967 ZZ= 78.0362
Eigenvalues: 54.1226 89.0665 104.2327
۴ N Isotropic = 142.8278 Anisotropy = 66.0080
XX= 89.5816 YX= 21.0001 ZX= -6.5594
XY= 13.4563 YY= 163.7334 ZY= 18.4344
XZ= 22.7659 YZ= 8.3807 ZZ= 175.1682
Eigenvalues: 85.4848 156.1654 186.8331
۵ B Isotropic = 83.5278 Anisotropy = 37.0079
XX= 73.4927 YX= -4.1835 ZX= -0.1029
XY= -0.8201 YY= 68.9443 ZY= 2.0897
XZ= 0.9598 YZ= -4.7671 ZZ= 108.1465
Eigenvalues: 67.8100 74.5736 108.1998
۶ N Isotropic = 115.3450 Anisotropy = 142.3467
XX= 54.1742 YX= -2.3155 ZX= -2.4305
XY= -0.3245 YY= 125.2870 ZY= -51.0604
XZ= 11.0855 YZ= -70.5094 ZZ= 166.5737
Eigenvalues: 53.9811 81.8111 210.2428
۷ B Isotropic = 84.7442 Anisotropy = 40.2532
XX= 76.6370 YX= 0.0000 ZX= 0.0000
XY= 0.0000 YY= 98.9729 ZY= -19.2984
XZ= 0.0000 YZ= -21.4683 ZZ= 78.6229
Eigenvalues: 66.0161 76.6370 111.5797
۸ N Isotropic = 131.4244 Anisotropy = 172.0031
XX= 63.5040 YX= 0.0000 ZX= 0.0000
XY= 0.0000 YY= 237.4765 ZY= 64.3498
XZ= 0.0000 YZ= 8.2211 ZZ= 93.2927
Eigenvalues: 63.5040 84.6760 246.0931
۹ B Isotropic = 83.4588 Anisotropy = 37.0611
XX= 73.4005 YX= -2.2424 ZX= 3.6019
XY= 0.4607 YY= 97.1158 ZY= 21.1106
XZ= 1.2135 YZ= 14.2439 ZZ= 79.8602
Eigenvalues: 67.7064 74.5039 108.1662
۱۰ N Isotropic = 115.3097 Anisotropy = 142.4871
XX= 54.1446 YX= -3.0901 ZX= 0.6880
XY= 9.3994 YY= 103.4604 ZY= 57.9980
XZ= 5.8066 YZ= 38.6063 ZZ= 188.3240
Eigenvalues: 53.9433 81.6846 210.3011

فصل سوم
روش کار و بررسی داده‌ها
امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی در جهان روز به روز بر تعداد واژه‌های تخصصی که مورد استفاده قرار می‌گیرند، افزوده می‌شود. در این میان گسترش علوم و تکنولوژی نانو و پیوند آن با بیوتکنولوژی منجر به ایجاد واژه‌هایی نظیر نانوبیوتکنولوژی در تحقیقات و آثار محققان مختلف در جهان شده است.
ما در این تحقیق از نرم‌افزارهای مختلفی نظیر Chem 3D، Chem Draw و گوسین ۹۸ برای رسم گرافیکی مولکول، بهینه‌

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید