生物大分子波譜學(xué)原理

1、生物大分子波譜學(xué)原理,吳 季 輝*,* 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院結(jié)構(gòu)生物學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,第二章 核磁共振的理論描述,量子力學(xué)基礎(chǔ) 密度算符 脈沖及其算符描述 核磁信號(hào)計(jì)算 多自旋體系的描述 相干 乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,在多數(shù)核磁實(shí)驗(yàn)中，可采用弱偶合假定，此時(shí)用乘積算符能更方便地描述核磁體系的動(dòng)力學(xué)過(guò)程 強(qiáng)偶合條件下用乘積算

2、符不方便I>½的核自旋用乘積算符也不方便,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,算符空間 算符空間的基算符 積算符空間中的演化公式 單量子相干和可觀測(cè)算符 多量子相干 相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生 密度算符計(jì)算實(shí)例,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,算符空間 算符空間的基算符

3、積算符空間中的演化公式 單量子相干和可觀測(cè)算符 多量子相干 相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生 密度算符計(jì)算實(shí)例,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,算符空間 算符空間的基算符 積算符空間中的演化公式 單量子相干和可觀測(cè)算符 多量子相干 相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生 密度算符計(jì)算實(shí)例,乘積算符,生物大

4、分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,自由進(jìn)動(dòng),生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,自由進(jìn)動(dòng),生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,自由進(jìn)動(dòng),生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,脈沖,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子

5、波譜學(xué)原理吳季輝,密度算符計(jì)算實(shí)例自旋回波,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,自旋回波實(shí)際上是180度脈沖，前后有同樣的延遲時(shí)間，這里分3種情況討論：a 單核體系b 同核二核體系c 異核二核體系,密度算符計(jì)算實(shí)例自旋回波,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,密度算符計(jì)算實(shí)例自旋回波,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,對(duì)于化學(xué)位移的貢獻(xiàn)，Delay與相應(yīng)核的180脈沖交換時(shí)要變號(hào),,,,t1,t2,,,,,t1,-t2,密度算符計(jì)算實(shí)例

6、自旋回波,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,密度算符計(jì)算實(shí)例自旋回波,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,,,,t1,t2,,,,,,t3,,,,t1,-t2,,,,,t3,對(duì)于J耦合的貢獻(xiàn)，Delay與每個(gè)核的180脈沖交換時(shí)要變號(hào),密度算符計(jì)算實(shí)例INEPT脈沖序列,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,密度算符計(jì)算實(shí)例INEPT脈沖序列,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,相位循環(huán),生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,梯度場(chǎng)

7、脈沖(gradient pulse)在此起勻場(chǎng)破壞脈沖(homospoil pulse，HSP)的作用，使得所有橫向磁化分量消除此處H2與C沒(méi)有J耦合梯度場(chǎng)脈沖區(qū)分開(kāi)H1與H2,密度算符計(jì)算實(shí)例INEPT脈沖序列,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,算符空間 算符空間的基算符 積算符空間中的演化公式 單量子相干和可觀測(cè)算符 多量子相干 相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生 密度算符計(jì)算實(shí)例,單

8、量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,這里可觀測(cè)算符指密度算符中對(duì)可觀測(cè)的核磁信號(hào)有貢獻(xiàn)的成分，它與單量子相干項(xiàng)有關(guān),生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單量子相干和可觀測(cè)算符,矩陣C=ABCij=?AikBkj，對(duì)跡有貢獻(xiàn)的項(xiàng)i=j即Cii=?AikBki，若B中只有Bmn非零，則A中對(duì)跡有貢獻(xiàn)的只有Anm,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單量子相干和可觀測(cè)算符,單量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單

9、量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,Ix?2IxSz形成單線但I(xiàn)x ? 2IySz不形成單線，因?yàn)閮烧叩南辔徊煌?單量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜

10、學(xué)原理吳季輝,單量子相干和可觀測(cè)算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,算符空間 算符空間的基算符 積算符空間中的演化公式 單量子相干和可觀測(cè)算符 多量子相干 相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生 密度算符計(jì)算實(shí)例,多量子相干,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,多量子相干,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,多量子相干,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,多量子相干,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,多量子相干,生

11、物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,算符空間 算符空間的基算符 積算符空間中的演化公式 單量子相干和可觀測(cè)算符 多量子相干 相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生 密度算符計(jì)算實(shí)例,相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,算符空間 算符空間的基算符 積算符空間中的演化公式 單量子相干和可觀測(cè)算符 多量子相干 相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生

12、 密度算符計(jì)算實(shí)例,密度算符計(jì)算實(shí)例重聚INEPT脈沖序列,生物大分子波譜學(xué)原理吳季輝,單獨(dú)使用INEPT序列有個(gè)缺點(diǎn)：檢測(cè)期S的信號(hào)為反相信號(hào)，反相信號(hào)能被觀測(cè)到的前提是，IS間的J偶合在檢測(cè)期必須存在，因此不能進(jìn)行I核去偶為此可以在INEPT序列后插入一個(gè)延遲，讓S反相磁化轉(zhuǎn)化為同相磁化，由于樣品中不同S核的化學(xué)位移可以不同，在此延遲中進(jìn)動(dòng)的頻率也不同，導(dǎo)致的相位變化不同，故中間插入180度形成另一個(gè)回波序列。,密度算符計(jì)算