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: Belirtilmemiş.
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 bio-fluid mechanics of white blood cells
Beyaz kan hücrelerinin bio-akışkan mekaniğinin sayısal modellenmesi
MURAT BAHADIR SOYDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. METİN MURADOĞLU
- Computational modeling of turbulent heat transfer in plate fin and tube heat exchangers
Kanat - borulu ısı değiştiricilerde türbülanslı ısı transferinin bilgisayarlı modellenmesi
AZİZE AKKOCA
Doktora
İngilizce
2004
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. BEŞİR ŞAHİN
- Computational modeling of cold flow characteristics of a single cylinder internal combustion engine using the dynamic moving mesh
Dinamik meshleme metoduyla tek silindirli içten yanmalı motorun soğuk akış özelliğinin sayısal modellenmesi
İSMAİL HAKKI SAVCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER GÜL
- Computational modeling of cardiac dysfunctions
Kalp hastalıklarının hesaplamalı olarak modellenmesi
EZGİ BERBEROĞLU YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. SERDAR GÖKTEPE
- Computational modeling of fin-and-tube type vehicle radiators based on porous medium approach
Gözenekli ortam yaklaşımı ile fin ve tüp tipi araç radyatörü sayısal modellemesi
KADİR GÖKHAN GÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET HALUK AKSEL
YRD. DOÇ. DR. BARBAROS ÇETİN