Sylabus - Wydział Fizyki
Transkrypt
Sylabus - Wydział Fizyki
Sylabus WYDZIAŁ FIZYKI Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu Instytut Fizyki Zakład Spektroskopii Jądrowego Rezonansu Kwadrupolowego Stopień/tytuł naukowy Imię Nazwisko Prof. dr hab. Bolesław Nogaj Kierunek studiów Specjalność Studia Doktoranckie Fizyka Ogólna (raczej Doświadczalna) Nanotechnologia Fizyka Medyczna Biofizyka Molekularna Nazwa przedmiotu Rodzaj zajęć Spektroskopia rezonansów magnetycznych Wykład monograficzny Liczba godzin Rok studiów/tryb dzienny Semestr 30 zimowy Punkty ECTS Założenia i cele: Zapoznanie z teorią zjawisk rezonansów jądrowych (NMR i NQR), rezonansu elektronowego (EPR) oraz rezonansów podwójnych; zapoznanie z eksperymentalnymi metodami detekcji tych rezonansów; przedstawienie możliwości zastosowania tych metod w badaniach naukowych i w praktyce; przygotowanie Doktorantów do podjęcia zadań naukowych w ramach Studiów Doktoranckich. Tematyka zajęć (słowa kluczowe)/ Odsetek czasu zajęć 1. Elektryczne i magnetyczne właściwości jąder i elektronów: momenty pędu jąder i elektronów, dipolowe momenty magnetyczne jąder i elektronów, elektryczne momenty kwadrupolowe jąder. 5% 2. Molekuła i zbiór molekuł (kryształ): oddziaływania międzyatomowe i międzymolekularne, rodzaje wiązań międzyatomowych i międzymolekularnych, efekty elektronowe w molekule, dynamika molekuł i sieci krystalicznej. 5% 3. Podstawy spektroskopii molekularnej: widmo i linie rezonansowe oraz ich parametry. 5 % 4. Jądrowy rezonans magnetyczny (NMR): energia jądrowego momentu magnetycznego w polu magnetycznym, paramagnetyzm jądrowy, równania Blocha, magnetyzacja w układzie wirującym, wytłumaczenie procesu relaksacji za pomocą przejść kwantowych, temperatura spinowa, wpływ ruchów molekularnych na relaksację, mechanizmy magnetycznej relaksacji jądrowej, indukcja swobodna i echo spinowe, czasy relaksacji jądrowej, kształt i szerokość linii rezonansowych, ekranowanie jąder, przesunięcie chemiczne, sprzężenie spinowospinowe, eksperymentalne metody obserwacji widm NMR i pomiaru czasów relaksacji, sposoby zwiększenia zdolności rozdzielczej widm NMR w badaniach ciał stałych (rotacja próbki pod kątem magicznym, sekwencje wieloimpulsowe). 30 % 5. Jądrowy rezonans kwadrupolowy (NQR): jądrowe oddziaływania kwadrupolowe, struktura poziomów energetycznych i przejścia rezonansowe, jądrowa relaksacja kwadrupolowa, wpływ ruchów molekularnych na widmo NQR, sygnał indukcji i echa w NQR, oddziaływania kwadrupolowe w NMR, NQR w słabym polu magnetycznym, eksperymentalne metody obserwacji widm NQR i pomiaru czasów relaksacji kwadrupolowej. 20 % 6. Elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR): teoria zjawiska EPR, rodzaje centrów paramagnetycznych, hamiltonian spinowy, kształt linii rezonansowej, subtelna i nadsubtelna struktura widm EPR, procesy relaksacji w EPR. metody obserwacji widm EPR. 15 % 7. Rezonanse podwójne: NMR-NQR, elektronowo-jądrowy (ENDOR). 5% 8. Zastosowanie rezonansów magnetycznych w nauce i w praktyce: w badaniach struktury elektronowej molekuł i układów molekularnych, efektów elektronowych (indukcyjnych, sprzężeniowych), struktury krystalicznej i jej defektów, dynamiki molekularnej, przejść fazowych. Zastosowanie spektroskopii NQR w farmacji: badanie korelacji pomiędzy rozkładem gęstości elektronowej w molekule a jej aktywnością biologiczną, projektowanie molekuł nowych leków. Zastosowanie spektroskopii NQR do wykrywania materiałów wybuchowych i narkotyków w bagażu z przeznaczeniem dla portów lotniczych oraz do wykrywania min niemetalicznych, niemożliwych do wykrycia innymi metodami. Zastosowanie spektroskopii NMR w medycynie, tomografia NMR. 15% Sposoby oceny pracy studenta Udział w ocenie końcowej ocena ciągła (bieżące przygotowanie do zajęć i aktywność) śródsemestralne kolokwia pisemne/ustne końcowe zaliczenie pisemne/ustne egzamin pisemny 60 % egzamin ustny 30 % kontrola obecności 10 % Praca końcowa semestralna/roczna inne: Literatura obowiązkowa 1. Z. Kęcki, Podstawy spektroskopii molekularnej, PWN, Warszawa, 1992. 2. P. Borowski, Wybrane zagadnienia spektroskopii molekularnej, Wydawnictwo UMCS, Lublin. 3. J. Sadlej, Spektroskopia molekularna, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2002. 4. Roy Mc Weeny, Coulsona wiązania chemiczne, PWN, Warszawa 1987. 5. J. Stankowski, W. Hilczer, Wstęp do spektroskopii rezonansów magnetycznych, PWN, Warszawa, 2005. 6. J. W. Hennel, J. Klinowski, Podstawy magnetycznego rezonansu jądrowego, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań, 2000. 7. H. Gunter, Spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego, PWN, Warszawa 1983. 8. A. Ejchart, A. Gryff-Keller, NMR w cieczach. Zarys teorii i metodologii, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2004. 9. K. H. Hauser, H. R. Kalbitzer, NMR w biologii i medycynie, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1993. 10. A.Z. Hrynkiewicz, E. Rokita (Redaktorzy), Fizyczne metody badań w biologii, medycynie i ochronie środowiska, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999. 11. W. Zieliński, A. Rajca (Redaktorzy), Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000. 12. W. Przygocki, Metody fizyczne badań polimerów, PWN, Warszawa 1990. 13. B. Gonet, Obrazowanie magnetyczno-rezonansowe. Zasady fizyczne i możliwości diagnostyczne, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa, 1997. 14. S.K.Hoffmann, Postępy fizyki, 23(1), 7-24 (1972) (część I). 15. S.K.Hoffmann, Postępy fizyki, 23(2), 125-141 (1972) (część II). 16. C. Bobrowski, K. Drozdowicz, E. Krynicka-Flasza, Postępy fizyki, 23(2), 143-156 (1972). 17. M. Maćkowiak, w: Postępy Fizyki Molekularnej, tom1, J. Stankowski (Red.), PWN, Warszawa – Poznań 1984, s. 17 – 80 (część I). 18. M. Maćkowiak, w: Postępy Fizyki Molekularnej, tom1, J. Stankowski (Red.), PWN, Warszawa – Poznań 1984, s. 81 – 116 (część II). 19. M. Symons, Spektroskopia EPR w chemii i biochemii, PWN, Warszawa 1987. Literatura dodatkowa 1. A. Abragam, The Principles of Nuclear Magnetism, Clarendon Press, Oxford 1961. 2. T. C. Farrar, E.D. Becker, Pulse and Fourier Transform NMR. Introduction in Theory and Methods, Academic Press, New York 1971. 3. E. Fukushima, S.B.W.Roeder, Experimental Pulse NMR. A Nuts and Bolts Approach, AddisonWesley Publishing Co, Inc., Reading 1981. 4. C.P.Poole, H. Farach, Theory of Magnetic Resonance, Wiley, New York 1987. 5. J.K.M. Sanders, B.K.Hunter, Modern NMR Spectroscopy. A Guide for Chemists, Oxford University Press, Oxford 1987. 6. H.G. Hecht, Magnetic Resonance Spectroscopy, Wiley, New York 1967. 7. C.P. Slichter, Principles of Magnetic Resonance, Springer Verlag, Berlin 1980. 8. T.P. Das, E.L. Hahn, Nuclear Quadrupole Resonance Spectroscopy, Solid State Physics, Academic, New York, 1958, Suppl. No.1, pp 1-223. 9. E.A.C. Lucken, Nuclear Quadrupole Coupling Constants, Academic, London 1969. 10. G.K. Semin, T.A.Babushkina, G.G. Yakobson, Primeneniye Yadernovo Kvadrupolnovo Rezonansa w Khimii, Khimiya, Leningrad 1972 (Tables of NQR frequencies). 11. J.A.S. Smith (Ed.), Advances in Nuclear Quadrupole Resonance, Heyden, London 1974, Vol.1; 1975, Vol. 2; 1978, Vol.3; 1980, vol.4; 1983,vol.5. 12.V.S. Grechishkin, Yadernye kvadrupolnye vzaimodeistvija v tverdykh telah, Nauka, Moskva 1973. 13. Ju.A. Buslaev, L. Kolditz, E.A. Kravcenko, Nuclear Quadrupole Resonance in Inorganic chemistry, Berlin 1987.