Geri Dön

Computational modeling of overhauser dynamic nuclear polarization in liquids

Sıvılarda overhauser dinamik nükleer polarizasyonunun hesaplamalı modellemesi

  1. Tez No: 444536
  2. Yazar: SAMİ EMRE KÜÇÜK
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. DENİZ SEZER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 93

Özet

Keşfedildiğinden bu yana, Nükleer Manyetik Rezonans (NMR) spektroskopisi molekül yapısı ve fonksiyonu belirlemede hayati bir araç haline gelmiştir. Doğası gereği, NMR sinyalleri düşük duyarlılıktan muzdariptir, ancak Overhauser Dinamik Nükleer Polarizasyonu (ODNP), elektron ve nükleer spinleri arasındaki hyperfine etkileşiminin rastsal değişiminden yararlanarak önemli ölçüde sinyal artışı sağlamaktadır. Etkileşimin kaynağının dipolar ve skaler eşleşmeler olduğu ve bunların katkılarının nükleer spinin tipine göre değiştiği bilinmektedir. Mesela, 1 H ODNP büyük ölçüde dipolar etkileşimin etkisindeyken, 13 C ODNP her iki etkileşimden de etkilenebilir. Bu yüzden, sinyal artışının büyüklüğünün öngörüsü bu etkileşimlerin başlıbaşına katkılarını bilmeyi gerektirir. Dipolar etkileşimin katkısı, bu etkileşimin tamamen geometrik olan doğasından istifade eden analitik modeller vasıtasıyla öngörülebilse de, nükleer spin üzerindeki elektron spininin yoğunluğuna bağlı olan skaler etkileşimin katkısı analitik modellemeyle mümkün değildir. Yakın zamanda, ODNP sinyal artışını sadece dipolar etkileşimin etkisi altında olan proton için, moleküler dinamik (MD) simülasyonlarını kullanarak öngörmeyi amaçlayan bir metodoloji geliştirilmiştir. Nitroksit TEMPOL ile katkılanmış aseton ve DMSO sıvılarında proton ODNP artışlarını öngörmek için, bahsedilen metodoloji başarıyla uygulanmıştır. ODNP artışına olan yüksek hassasiyetinden dolayı, simülasyonu gerçekleştirilen moleküllerin dönme hareketlerinin uygunluk derecesi, dielektrik sönümlenme analiziyle incelenmiştir. Daha sonra metodolojinin ölçeği genişletilerek DFT hesaplamaları gerçekleştirilerek skaler etkileşimin de hesaba katılması sağlanmıştır. DFT hesaplamalarının fonksiyonal ve baz seti bağımlılığı araştırılmış ve aseton ve kloroform sıvıları için nicel olarak deneylerle uyuşan karbon ODNP sinyal artışları hesaplanmıştır.

Özet (Çeviri)

Since its discovery, nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy has been a vital tool for molecular structure and function determination. Inherently, NMR signals suffer from lack of sensitivity, however Overhauser Dynamic Nuclear Polarization (ODNP) offers a substantial enhancement in the NMR signals exploiting the stochastic modulation of hyperfine interaction between electron and nuclear spins. The origin of the hyperfine interaction is known to comprise of dipolar and scalar couplings whose magnitudes can change depending on the nuclear spin. For instance, 1H ODNP is dominated by dipolar interaction while 13C may be influenced by both interactions. Therefore, prediction of the enhancement necessitates the knowledge of separate contributions. Although the dipolar contribution can be predicted via analytical models which exploit its geometric nature, the contribution of scalar interaction is impossible to predict using such analytical models since its magnitude depends on the electron spin density on the nucleus. Recently, a methodology based on molecular dynamics simulations was developed for predicting ODNP enhancements influenced by dipolar interaction. In this work, the strategy is successfully applied for proton ODNP of acetone and DMSO liquids doped with nitroxide TEMPOL. Due to its high sensitivity on ODNP enhancements, the fidelity of the rotational motion of the simulated molecules is also assessed by dielectric relaxation analysis. The scope of methodology is extended to take scalar interaction into account by performing DFT calculations. The functional and basis set dependency of the DFT calculations is investigated and quantitative agreement with the experiment is achieved for the carbons of acetone and chloroform.

Benzer Tezler

  1. Computational modeling of airway closure

    Havayolu kapanmasının sayısal modellenmesi

    OĞUZHAN ERKEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Makine MühendisliğiKoç Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METİN MURADOĞLU

  2. Monoamin oksidaz enzimleri için önerilen hidrür mekanizmasının enzim aktif bölgesinde modellenmesi

    Computational modeling of proposed hydride transfer mechanism in the active site of monoamine oxidase enzymes

    MEHMET ALİ AKYÜZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    KimyaMarmara Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SAFİYE (SAĞ) ERDEM

  3. Computational modeling of rupture in rubbery polymers

    Lastiksi polimerlerde yırtılmanın hesaplamalı modellenmesi

    BERKAY AKÇÖREN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE

  4. Computational modeling of reacting flow inside the polyamide 66 polymerization line

    Poliamid 66 polimerizasyon hattı içi reaktif akışın hesaplamalı modellenmesi

    MERT KÜPLÜLÜ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Kimya MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    PROF. DR. MEHMET YILDIZ

  5. Dikdörtgen kesitli mikrokanallarda ZnO-etilen glikol nanoakışkanının akış ve ısı transferi karakteristiklerinin sayısal olarak modellenmesi

    Computational modeling of fluid flow and heat transfer characteristics of ZnO-ethylene glycol nanofluid through rectangular cross-sectioned microchannels

    CÜNEYT UYSAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Makine MühendisliğiKarabük Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KAMİL ARSLAN