La RMN est aussi une technique de caract�risation o� un �chantillon est immerg� dans un champ magn�tique et soumis � des ondes hertziennes. Celles-ci encouragent les noyaux de la mol�cule � fredonner une chanson pour nous, qui peut seulement �tre re�ues par un r�cepteur de radio sp�cial. Mais comme � l'op�ra, les noyaux chantent une langue que nous ne pouvons pas comprendre, donc nous avons besoin d'un d�codeur. Ce d�codeur est appel� "Algorithme de transformation de Fourier". C'est une �quation complexe qui traduit le langage des noyaux dans quelque chose que nous pouvons comprendre. Dans le cas o� vous seriez curieux, les voici :
Alors le chant des noyaux est analys� pour d�terminer diff�rents aspects de la mol�cule et de son environnement, comme la structure de la mol�cule. C'est peut-�tre un peu confus, mais cette page � pour but de vous donner une compr�hension basique du principe de cette technique. Pour comprendre le principe de la spectroscopie par RMN, il faut d'abord se r�duire � une taille sous-atomique et jeter un coup d'oeil au noyau. Je vous donne une seconde pour passer � cette taille...
Etes vous devenus de minuscules "Lilipuciens" � pr�sent ? Bien! Maintenant, si vous n'�tiez pas plus grand que la longueur d'ondes de la lumi�re visible, vous verriez que le noyau tourne. Les scientifiques ne peuvent pas juste l'appeler "rotation", quoique. Ils doivent plut�t l'appeler "r�sonance". Comme les noyaux charg�s positivement tournent, ce d�placement de charges cr�e un moment magn�tique. Vous pouvez l'imaginer comme un aimant sous-atomique tournant. Lorsque aucun champ magn�tique n'est pr�sent, ces minuscules aimants sont align�s al�atoirement, mais lorsqu'ils sont plac�s dans un champ magn�tique homog�ne, les moments magn�tiques aligneront les aimants avec le champ magn�tique. Bien que les moments magn�tiques soient align�s par le champ magn�tique, la rotation nucl�aire n'est pas aussi simple et plane que la rotation d'un man�ge de chevaux de bois. Le mouvement thermique de la mol�cule cr�e un couple qui la fait osciller. Lorsque les ondes hertziennes frappent les noyaux en rotation, ils s'inclinent encore plus et se retournent m�me parfois. Lorsque le moment magn�tique est inclin� loin du champ magn�tique appliqu�, une partie du moment magn�tique est d�tectable perpendiculairement (90°) au champ magn�tique appliqu�.
Des noyaux diff�rents, r�sonnent � des fr�quences diff�rentes. Cela signifie que vous devez solliciter un atome de Carbone avec une onde hertzienne de fr�quence diff�rente qu'un atome d'hydrog�ne pour le faire vibrer. Cela signifie aussi que des atomes semblables dans des environnements diff�rents, comme un hydrog�ne attach� � un oxyg�ne et un hydrog�ne attach� � un carbone, vibrent � des fr�quences diff�rentes. En observant les fr�quences de vibration de ces diff�rents noyaux, on peut d�terminer comment les mol�cules sont r�unies, et bien d'autres informations encore.
Je comprends que deux atomes diff�rents, comme le carbone et l'hydrog�ne, r�sonnent � des fr�quences diff�rentes puisqu'ils sont diff�rents, mais pourquoi deux atomes semblables dans des environnements diff�rents r�sonnent � des fr�quences diff�rentes? C'est une tr�s bonne question. Vous attendez une r�ponse n'est-ce pas ? La voici : Les �lectrons qui entourent le noyaux sont eux aussi charg�s et ils tournent �galement, si vous avez pr�t� attention, vous savez qu'une charge �lectrique en rotation, cr�e un champ magn�tique, lequel est en opposition avec le champ magn�tique appliqu�. Cela diminue l'ampleur du champ magn�tique appliqu� qui atteint le noyaux. Autrement dit, les �lectrons "prot�gent" partiellement le noyaux du champ magn�tique. Puisque la fr�quence de r�sonance d'un noyaux d�pend du champ magn�tique au quel il est "soumis"... Je pense que vous avez compris.
Bien, maintenant je sais ce qu'un spectrom�tre RMN fait, mais comment travaille-t-il ?
Soyez patient. J'y arrive. Ce grand vaisseau spatial dans l'image � droite est un spectrom�tre RMN. La constitution du "vaisseau" n'est qu'un grand "refroidisseur" rempli de deux liquides tr�s froids, l'h�lium liquide et l'azote liquide. J'ai dit froid ? L'azote liquide a une temp�rature de-195°C et l'h�lium liquide est-269°C! L'h�lium liquide est dans la partie la plus au centre "du refroidisseur" pour refroidir la bobine de superconducteur qui cr�e le champ magn�tique �-269°C et l'azote liquide l'entoure pour emp�cher l'h�lium de s'�vaporer trop vite.
Le trou dans le sommet (qu'indique Funda) est l'endroit o� vous mettez votre �chantillon dans le spectrom�tre. Quand il entre dans l'appareil, un jet d'air comprim� fait tourner l'�chantillon pour obtenir une mesure plus uniforme.
Lorsque l'on pr�pare un �chantillon pour une mesure par RMN, le solvant ou la partie du solvant employ� doit �tre "deuterated". Cela signifie qu'il y a des atomes de deut�rium au lieu de ceux d'hydrog�nes. L'Hydrog�ne a un proton avec son noyau tandis que le deut�rium a un proton et un neutron dans son noyau. Il faudra donc "bloquer" l'appareil sur une fr�quence sp�cifique pour �viter toute d�rive du spectre pendant l'acquisition.
Maintenant que notre �chantillon est dans un champ magn�tique, ferm� et en rotation, nous pouvons acqu�rir un spectre. D'abord, un g�n�rateur de radio fr�quence (fr�quence de radio) � "impulsions" sollicite l'�chantillon avec de courtes impulsions. Ces impulsions sont absorb�es et transmises par l'�chantillon au r�cepteur qui d�tecte le signal de l'�chantillon. Cette information est alors transmise � l'ordinateur puis au RMN o� il est traduit et analys�. Cliquez ici pour en apprendre plus.
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