生物大分子波譜學原理

1、生物大分子波譜學原理,吳 季 輝*,* 中國科學技術(shù)大學生命科學學院結(jié)構(gòu)生物學開放實驗室,第二章 核磁共振的理論描述,量子力學基礎(chǔ) 密度算符 脈沖及其算符描述 核磁信號計算 多自旋體系的描述 相干 乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,在多數(shù)核磁實驗中，可采用弱偶合假定，此時用乘積算符能更方便地描述核磁體系的動力學過程 強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 密度算符計算實例,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,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 密度算符計算實例,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,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 密度算符計算實例,乘積算符,生物大

4、分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,自由進動,生物大分子波譜學原理吳季輝,生物大分子波譜學原理吳季輝,自由進動,生物大分子波譜學原理吳季輝,自由進動,生物大分子波譜學原理吳季輝,脈沖,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子

5、波譜學原理吳季輝,密度算符計算實例自旋回波,生物大分子波譜學原理吳季輝,自旋回波實際上是180度脈沖，前后有同樣的延遲時間，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,密度算符計算實例自旋回波,生物大分子波譜學原理吳季輝,密度算符計算實例自旋回波,生物大分子波譜學原理吳季輝,對于化學位移的貢獻，Delay與相應(yīng)核的180脈沖交換時要變號,,,,t1,t2,,,,,t1,-t2,密度算符計算實例

6、自旋回波,生物大分子波譜學原理吳季輝,密度算符計算實例自旋回波,生物大分子波譜學原理吳季輝,,,,t1,t2,,,,,,t3,,,,t1,-t2,,,,,t3,對于J耦合的貢獻，Delay與每個核的180脈沖交換時要變號,密度算符計算實例INEPT脈沖序列,生物大分子波譜學原理吳季輝,密度算符計算實例INEPT脈沖序列,生物大分子波譜學原理吳季輝,生物大分子波譜學原理吳季輝,相位循環(huán),生物大分子波譜學原理吳季輝,梯度場

7、脈沖(gradient pulse)在此起勻場破壞脈沖(homospoil pulse，HSP)的作用，使得所有橫向磁化分量消除此處H2與C沒有J耦合梯度場脈沖區(qū)分開H1與H2,密度算符計算實例INEPT脈沖序列,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,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 密度算符計算實例,單

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

9、量子相干和可觀測算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,單量子相干和可觀測算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,單量子相干和可觀測算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,單量子相干和可觀測算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,單量子相干和可觀測算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,單量子相干和可觀測算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,Ix?2IxSz形成單線但Ix ? 2IySz不形成單線，因為兩者的相位不同,單量子相干和可觀測算符,生物大分子波譜

10、學原理吳季輝,單量子相干和可觀測算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,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 密度算符計算實例,多量子相干,生物大分子波譜學原理吳季輝,多量子相干,生物大分子波譜學原理吳季輝,多量子相干,生物大分子波譜學原理吳季輝,多量子相干,生物大分子波譜學原理吳季輝,多量子相干,生

11、物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,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 密度算符計算實例,相干轉(zhuǎn)移和多量子相干的產(chǎn)生,生物大分子波譜學原理吳季輝,乘積算符,生物大分子波譜學原理吳季輝,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、 密度算符計算實例,密度算符計算實例重聚INEPT脈沖序列,生物大分子波譜學原理吳季輝,單獨使用INEPT序列有個缺點：檢測期S的信號為反相信號，反相信號能被觀測到的前提是，IS間的J偶合在檢測期必須存在，因此不能進行I核去偶為此可以在INEPT序列后插入一個延遲，讓S反相磁化轉(zhuǎn)化為同相磁化，由于樣品中不同S核的化學位移可以不同，在此延遲中進動的頻率也不同，導(dǎo)致的相位變化不同，故中間插入180度形成另一個回波序列。,密度算符計算