Oulun yliopisto

Uusi ultranopea NMR-menetelmä molekyylien vaihdon tutkimiseen

Jaa

Molekyylien vaihto erilaisten fysikaalisten tai kemiallisten ympäristöjen välillä on erittäin merkittävässä roolissa monissa tärkeissä prosesseissa, kuten hengityksessä, proteiinien laskostumisessa, kemiallisissa reaktioissa ja katalyysissä. Oulun yliopiston NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö on kehittänyt ultranopean NMR-menetelmän, jolla molekyylien vaihdon havaitsemista voidaan nopeuttaa jopa 10 000-kertaisesti. Menetelmää hyödynnetään ilmastonmuutoksen tutkimuksessa ilmakehän aerosolien koostumuksen ymmärtämiseen yhteistyössä Oulun yliopiston Nano- ja molekyylisysteemien tutkimusyksikön kanssa.

Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia, NMR-spektroskopia, on eräs monipuolisimmista spektroskooppisista menetelmistä. NMR-spektrit ovat ikään kuin molekyylien sormenjälkiä. Menetelmä tarjoaa yksityiskohtaista tietoa molekyylien liikkeestä ja niiden paikoista. NMR-ilmiön tunnetuin sovellus on lääketieteessä laajasti käytettävä magneettikuvausmenetelmä.

Molekyylien vaihtoilmiöitä voidaan tutkia niin kutsutun diffuusiovaihtospektroskopian (DEXSY) avulla. Menetelmä perustuu siihen, että molekyylin vaihtaessa ympäristöään sen lämpöliikkeen suuruutta kuvaava diffuusiokerroin muuttuu.

Perinteinen DEXSY-koe on kuitenkin hyvin hidas, koska moniulotteisen datan jokainen piste pitää kerätä erillisellä mittauksella. Perustuen moniulotteisen datan avaruudelliseen koodaukseen NMR-tutkimusyksikkö on kehittänyt ultranopean DEXSY-kokeen, jonka avulla koko data pystyttiin keräämään yhdellä mittauksella.

Menetelmää hyödynnettiin ilmakehän aerosoleissa havaittavien pinta-aktiivisten aineiden tutkimisessa. Tutkimuksessa havaittiin, että pinta-aktiiviset aineet muodostavat nanovesikkeleitä, jotka koteloivat vesimolekyylejä. Menetelmän avulla pystyttiin määrittämään, kuinka nopeasti vesimolekyylit siirtyivät vesikkeleiden sisältä niiden ulkopuolelle. Pinta-aktiivisten aineiden muodostamilla rakenteilla voi olla merkittävä vaikutus pilvipisaroiden pintajännitykseen ja sitä kautta ilmastomalleihin.

Tutkimus julkaistiin arvovaltaisessa Nature Communication -lehdessä. Tutkimus liittyy Euroopan tutkimusneuvoston tukemiin projekteihin Ultrafast Laplace NMR, 2,6 M€, vastuullinen tutkija: prof. Ville-Veikko Telkki, ja SURFACE, 1,5 M€, vastuullinen tutkija: yliopistotutkija Nønne Prisle.

Artikkeli: Otto Mankinen, Vladimir V. Zhivonitko, Anne Selent, Sarah Mailhiot, Sanna Komulainen, Nønne L. Prisle, Susanna Ahola ja Ville-Veikko Telkki: Ultrafast Diffusion Exchange Nuclear Magnetic Resonance. Nature Communications, 11, 3251 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-17079-7

Avainsanat

Yhteyshenkilöt

Professori Ville-Veikko Telkki, NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö, Oulun yliopisto, puh. 050 3588 978, sähköposti: Ville-Veikko.Telkki@oulu.fi

Viestintäasiantuntija Tiina Pistokoski, Oulun yliopisto, puh. 040 7161 387, sähköposti: Tiina.Pistokoski@oulu.fi

Kuvat

NMR-tutkimuslaitteisto Oulun yliopistossa
NMR-tutkimuslaitteisto Oulun yliopistossa
Lataa

Tietoja julkaisijasta

Oulun yliopisto
Oulun yliopisto
Pentti Kaiteran katu 1
90570 Oulu

0294 480 000https://www.oulu.fi/fi

Tilaa tiedotteet sähköpostiisi

Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.

Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto

Väitös: Yksittäisiä fotoneita havaitsevan CMOS-teknologiaan pohjautuvan viivasensorin suorituskyky Raman-spektroskopian sovelluksissa6.4.2021 06:30:00 EEST | Tiedote

Raman-spektroskopia on tehokas optinen työkalu, joka hyödyntää erästä laservalon ja materiaalin vuorovaikutusmekanismia (Raman-sirontaa) erilaisten näytteiden kemiallisen koostumuksen määrittämiseksi. Raman-spektroskopian suurena haasteena on ollut useiden näytteiden laservalon aiheuttama voimakas taustasäteily (fluoresenssi), joka voi peittää alleen itse Raman-signaalin. Tehokas keino vähentää taustasäteilyn vaikutusta mitattuun Raman-spektriin on erotella taustasäteily ja Raman-signaali aikatasossa. Tätä varten tarvitaan sensori, joka pystyy erittäin tarkasti (alle sekunnin miljardisosan tarkkuudella) aikaleimaamaan näytteeltä saapuvien valohiukkasten saapumisajan sensorille.

Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.

Tutustu uutishuoneeseemme