Computational modeling of overhauser dynamic nuclear polarization in liquids
Sıvılarda overhauser dinamik nükleer polarizasyonunun hesaplamalı modellemesi
- Tez No: 444536
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. DENİZ SEZER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- Computational modeling of airway closure
Havayolu kapanmasının sayısal modellenmesi
OĞUZHAN ERKEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN MURADOĞLU
- 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
- Computational modeling of rupture in rubbery polymers
Lastiksi polimerlerde yırtılmanın hesaplamalı modellenmesi
BERKAY AKÇÖREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- Computational modeling of reacting flow inside the polyamide 66 polymerization line
Poliamid 66 polimerizasyon hattı içi reaktif akışın hesaplamalı modellenmesi
MERT KÜPLÜLÜ
- 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
2016
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KAMİL ARSLAN