量子化学软件ch 什么叫磁力共振
- 作者: 狗族长老
- 来源: 51数据库
- 2020-04-15
核磁共振(MRI)又叫核磁共振成像技术。是继CT后医学影像学的又一重大进步。自80年代应用以来,它以极快的速度得到发展。其基本原理:是将人体置于特殊的磁场中,用无线电射频脉冲激发人体内氢原子核,引起氢原子核共振,并吸收能量。在停止射频脉冲后,氢原子核按特定频率发出射电信号,并将吸收的能量释放出来,被体外的接受器收录,经电子计算机处理获得图像,这就叫做核磁共振成像。
磁矩是由许多原子核所具有的内部角动量或自旋引起的,自1940年以来研究磁矩的技术已得到了发展。物理学家正在从事的核理论的基础研究为这一工作奠定了基础。1933年,G·O·斯特恩(Stern)和I·艾斯特曼(Estermann)对核粒子的磁矩进行了第一次粗略测定。美国哥伦比亚的I·I·拉比(Rabi生于1898年)的实验室在这个领域的研究中获得了进展。这些研究对核理论的发展起了很大的作用。
当受到强磁场加速的原子束加以一个已知频率的弱振荡磁场时原子核就要吸收某些频率的能量,同时跃迁到较高的磁场亚层中。通过测定原子束在频率逐渐变化的磁场中的强度,就可测定原子核吸收频率的大小。这种技术起初被用于气体物质,后来通过斯坦福的F.布络赫(Bloch生于1905年)和哈佛大学的E·M·珀塞尔(Puccell生于1912年)的工作扩大应用到液体和固体。布络赫小组第一次测定了水中质子的共振吸收,而珀塞尔小组第一次测定了固态链烷烃中质子的共振吸收。自从1946年进行这些研究以来,这个领域已经迅速得到了发展。物理学家利用这门技术研究原子核的性质,同时化学家利用它进行化学反应过程中的鉴定和分析工作,以及研究络合物、受阻转动和固体缺陷等方面。1949年,W·D·奈特证实,在外加磁场中某个原子核的共振频率有时由该原子的化学形式决定。比如,可看到乙醇中的质子显示三个独立的峰,分别对应于CH3、CH2和OH键中的几个质子。这种所谓化学位移是与价电子对外加磁场所起的屏蔽效应有关。
(1)70年代以来核磁共振技术在有机物的结构,特别是天然产物结构的阐明中起着极为重要的作用。目前,利用化学位移、裂分常数、H—′HCosy谱等来获得有机物的结构信息已成为常规测试手段。近20年来核磁共振技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步。在谱仪硬件方面,由于超导技术的发展,磁体的磁场强度平均每5年提高1.5倍,到80年代末600兆周的谱仪已开始实用,由于各种先进而复杂的射频技术的发展,核磁共振的激励和检测技术有了很大的提高。此外,随着计算机技术的发展,不仅能对激发核共振的脉冲序列和数据采集作严格而精细的控制,而且能对得到的大量的数据作各种复杂的变换和处理。在谱仪的软件方面最突出的技术进步就是二维核磁共振(2D—NMR)方法的发展。它从根本上改变了NMR技术用于解决复杂结构问题的方式,大大提高了NMR技术所提供的关于分子结构信息的质和量,使NMR技术成为解决复杂结构问题的最重要的物理方法。
①2D—NMR技术能提供分子中各种核之间的多种多样的相关信息,如核之间通过化学键的自旋偶合相关,通过空间的偶极偶合(NOE)相关,同种核之间的偶合相关,异种核之间的偶合相关,核与核之间直接的相关和远程的相关等。根据这些相关信息,就可以把分子中的原子通过化学键或空间关系相互连接,这不仅大大简化了分子结构的解析过程,并且使之成为直接可靠的逻辑推理方法。
②2D—NMR的发展,不仅大大提高了大量共振信号的分离能力,减少了共振信号间的重叠,并且能提供许多1D—NMR波谱无法提供的结构信息,如互相重叠的共振信号中每一组信号的精细裂分形态,准确的耦合常数,确定耦合常数的符号和区分直接和远程耦合等。
③运用2D—NMR技术解析分子结构的过程就是NMR信号的归属过程,解析过程的完成也就同时完成了NMR信号的归属。完整而准确的数据归属不仅为分子结构测定的可靠性提供了依据,而且为复杂生物大分子的溶液高次构造的测定奠定了基础。
④2D—NMR的发展导致了杂核(X—NMR),特别是13C—NMR谱的广泛研究和利用。杂核大多是低丰度,低灵敏度核种,由于灵敏度低和难以信号归属,以往利用不多。但X—NMR谱包含有大量的有用结构信息,新颖的异核相关谱(HET—Cosy)提供的异核之间的相关信息(如H—C,C—C,H—P,H—N)不仅为这些杂核的信号归属提供了依据,而且能提供H—NMR所不能提供的重要结构信息。
⑤2D—NMR技术的发展也促进了NOE的研究和应用的发展。NOE反映了核与核在空间的相互接近关系,因此它不仅能提供核与核之间(或质子自旋耦合链之间)通过空间的连接关系,而且能用来研究核在空间的相互排布即分子的构型和构象问题。
2D—NMR技术由于其突出的优点和巨大的潜力,在谱仪硬件能够满足2D—NMR实验(即进入80年代)以后的短短几年时间内,已有1000余篇论文和数十种评论和专著出现。
(2)NMR中新的实验和应用几乎每天都在出现,NMR技术本身今后将继续就如何得到更多的相关信息,简化图谱,改善和提高检测灵敏度等几方面进行发展,其中最富有发展前景的新技术有:
①选择和多重选择激励技术,进一步发展多量子技术,通过采用先进的射频技术激发那些在通常情况下禁阻的,极其微弱的多量子跃迁。选择性地探测分子内核与核之间的特定相关关系。或通过特形脉冲(shaped pulse)和软脉冲选择性地激发某些特定的核,集中研究某些感兴趣的结构问题。
②“反向”和“接力”的检测技术,在异核相关谱方面,采用反向检测(称之为inverseNMR,即通过H检测来替代以往的用杂核检测的测试方法)可大大提高异核相关谱的检测灵敏度(约1个数量级)。在同核相关谱方面,通过接力相干转移(RCT—1),多重接力相干迁移(RCT—2)和各向同性混合的相干转移技术(如HOHAHA)可用来解决复杂分子(包括生物大分子)的自旋偶合解析和信号归属问题。
③发展并应用谱的编辑技术,利用NMR本身在激发和接收方面的多种多样的选择和压制技术,可对十分复杂的NMR信号进行分类编辑。
④发展三维核磁共振(3D—NMR)技术,随着NMR的研究对象向生物大分子转移,NMR技术所提供的结构信息的数量和复杂性呈几何级数增加,近来已出现3D—NMR技术来替代2D—NMR方法,用于生物大分子的结构测定。初步探索的结果表明3D—NMR方法不仅进一步提高了信号的分离能力,并且能提供许多2D—NMR方法所不能提供的结构信息,大大简化结构解析过程。3D—NMR测定方法的广泛使用还有待于测定方法进一步改进和计算机技术的进步。
⑤与分子力学计算相结合,发展分子模型技术。在NNR信号完全归属的基础上,利用NOE所提供的分子中质子间的距离信息、计算分子三维立体构造的技术近年来在多肽和小蛋白质分子的研究中取得了巨大的成功。以距离几何算法和分子动力学为基础的分子模型技术(molecular modelling)正在逐步应用于其它各种生物分子的溶液构象问题。但在大分子与小分子或小分子与小分子相互作用的体系还有许多问题有待解决,例如在运动条件不利的体系中如何得到距离信息和距离信息的精度等。
(3)NMR波谱技术今后最富有前景的应用领域有以下几个方面:
①继续帮助有机化学家从自然界寻找具有生物活性的新颖有机化合物,今后这方面的研究重点是结构与活性的关系。即研究这些物质在参与生命过程时与生物大分子(如受体)或其它小分子相互作用的结构特征和动态特征。
②更多地用于多肽和蛋白质在溶液中高次构造的解析,成为蛋白质工程和分子生物学中研究蛋白质结构与功能关系的重要工具。并朝着采用稳定同位素标记光学CIDNP法与2D—NMR,3D—NMR技术相结合的方向发展。
③NMR技术将广泛用于核酸化学,确定DNA的螺旋结构的类型和它的序列特异性。研究课题将集中在核酸与配体的相互作用,其中核酸与蛋白质分子、核酸与小分子药物的相互作用是最重要的方面。
④NMR技术对于糖化学的应用将显示出越来越大的潜力,采用NMR技术来测定寡糖的序列,连接方式和连接位置,确定糖的构型和寡糖在溶液中的立体化学以及与蛋白质相互作用的结构特征和动态特征将是重要的研究领域。
⑤NMR技术将更多地用于研究动态的分子结构和在快速平衡中的变化。以深层理解分子的结构,描示结构的动态特征,了解化学反应的中间态及相互匹配时能量的变化。
⑥NMR技术将进一步深入生命科学和生物医学的研究领域,研究生物细胞和活组织的各种生理过程的生物化学变化。
以上都是与溶液NMR研究有关的领域,近年来固体NMR研究的NMR成象(imaging)技术也取得了巨大的进步,并在材料科学和生物医学研究方面继续发挥重要的作用。
VSEPR理论N原子提供几个电子
N 上面如果没有连其他原子,算 -1 个
N 上面如果以单键形式连了一个原子(比如 H),算 0 个
N 上面如果以单键形式连了两个原子(比如 H),算 1 个
例如,氰化氢 HCN 中,N 算 -1 个,这样 C 上总电子数为 4,算 2 对。
异氰酸 H-N=C=O 中,N 已经连了 1 个 H,算 C 上总电子数时就不算它,C 上总电子数为 4,2 对。
甲胺 CH3NH2 中,N 已经连了 2 个 H,则提供 1 个电子,C 上总电子数为 8,4 对。
高新技术产业和传统产业的关系
高新技术产业与传统产业的关系:
传统产业可以孵化出高新技术产业
一、什么是高新技术产业,什么是传统产业
1、高新技术产业通常是指那些以高新技术为基础,从事一种或多种高新技术及其产品的研究、开发、生产和技术服务的企业集合,这种产业所拥有的关键技术往往开发难度很大,但一旦开发成功,却具有高于一般的经济效益和社会效益。对高新技术产业范围的界定,是研究高新技术产业各种问题包括政策问题的基础。然而,由于高新技术产业依托于高新技术,而人们对高新技术的认识往往还不能达成一致,这使得目前业界对于高新技术产业的界定也存在不同的看法。
美国商务部提出的判定高新技术产业的主要指标有两个:一是研发与开发强度,即研究与开发费用在销售收入中所占比重;二是研发人员(包括科学家、工程师、技术工人)占总员工数的比重。此外,产品的主导技术必须属于所确定的高技术领域,而且必须包括高技术领域中处于技术前沿的工艺或技术突破。根据这一标准,高新技术产业主要包括信息技术、生物技术、新材料技术三大领域。
经济合作与发展组织(OECD)出于国际比较的需要,也用研究与开发的强度定义及划分高新技术产业,并于1994年选用R&D总费用(直接R&D费用加上间接R&D费用)占总产值比重、直接R&D经费占产值比重和直接R&D占增加值比重3个指标重新提出了高新技术产业的4分类法:即将航空航天制造业、计算机与办公设备制造业、电子与通讯设备制造业、医药品制造业等确定为高新技术产业。这一分法为世界大多数国家所接受。
此外,加拿大认为高新技术产业的认定取决于由研发经费和劳动力技术素质反映的技术水平的高低。而法国则认为只有当一种新产品使用标准生产线生产,具有高素质的劳动队伍,拥有一定的市场且已形成新分支产业时,才能称其为高新技术产业。澳大利亚则将新工艺的应用和新产品的制造作为判定的显著标志。
中国目前还没有关于高新技术产业的明确定义和界定标准,通常是按照产业的技术密集度和复杂程度来作为衡量标准的。根据2002年7月国家统计局印发的《高技术产业统计分类目录的通知》,中国高技术产业的统计范围包括航天航空器制造业、电子及通信设备制造业、电子计算机及办公设备制造业、医药制造业和医疗设备及仪器仪表制造业等行业。
什么是高新技术?高新技术认定的法定条件及范围如何?
1991年,原国家科技部规定科技管理部门在下列范围内确定为高新科技:
(1)微电子和电子信息技术。
(2)空间科学和航空航天技术。
(3)光电子和光机电一体化技术。
(4)生命科学和生物工程技术。
(5)材料科学和新材料技术。
(6)能源科学和新能源技术。
(7)生态科学和环境保护技术。
(8)地球科学和海洋工程技术。
(9)基本物质科学和辐射技术。
(10)医药科学和生物医学工程技术。
(11)其他在传统产业基础上应用的新工艺新技术。
高新技术企业是知识密集、技术密集的经济实体。高新技术范围的确定将根据国内外高新技术的不断发展而进行补充和修订,由国家科技部颁布。
如何界定高新技术企业(以深圳市为例)?
第一条为了进一步促进我市高新技术产业持续、快速、健康地发展,根据有关政策法规,参照国家科技部和广东省科技厅有关高新技术企业认定和管理办法,结合深圳的实际情况制定本办法。
第二条本办法适用于在深圳市工商行政管理局注册的各类企业或企业化管理的研究开发机构。
第三条本办法所称的“深圳市高新技术企业”为专用名称,高新技术产品系指深圳市科技和信息局根据国家科技部等部门公布的《中国高新技术产品目录》结合深圳实际公布的《深圳市高新技术产品目录》中所列产品。
第四条深圳市高新技术企业认定标准:
(一)申请企业所研发和生产的产品属于《深圳市高新技术产品目录》的范围;
(二)主要从事高新技术产品研究、开发、生产的申请企业其高新技术产品年销售收入应大于500万元,其自产的高新技术产品销售收入占企业当年销售总收入的50%以上;
(三)从事高新技术产品研究开发的企业必须具有自主知识产权或预期的自主知识产权;主要从事高新技术产品生产的企业必须具有明晰的知识产权关系;
(四)从事高新技术产品研究开发的企业具有大专以上学历的科技人员占职工总数的30%以上,其中从事高新技术产品研究、开发的科技人员应占职工总数的10%以上,并有专门的研究开发机构;或主要从事高新技术产品生产的企业具有大专以上学历的科技人员占职工总数的10%以上,其中从事高新技术产品研究、开发的科技人员占职工总数的3%以上,并有专门的研究开发机构;
(五)年人均总产值或预期年人均总产值达15万元以上;
(六)销售利税率或预期的销售利税率高于同行业平均水平;
(七)从事高新技术产品研究开发的企业年研究开发经费支出占年销售收入的8%以上;或主要从事高新技术产品生产的企业年研究开发经费支出占年销售收入的3%以上;
(八)具有现代化管理的组织、措施和方法;
(九)从事重大高新技术产品研究开发生产的申请单位虽未达到上述标准,但其产品对我市高新技术产业发展确有重大贡献的经认定程序亦可认定为高新技术企业。
(十)主要从事软件开发、生产的已经深圳市认定的软件企业其年销售收入应大于500万元,其中登记注册的自产软件产品销售收入占企业当年销售总收入的50%以上的,可以直接申请转为高新技术企业。
(http://zhidao.baidu.com/question/7189504.html)
2、传统产业就是十八世纪蒸汽机产业革命、十九世纪电气化产业革命、二十世纪全世界进入原子能及电脑信息网络化革命后建立起来的、门类齐全的工矿产业及项目。
比如:纺织业;采矿业 ( 煤、莹石、金、银、铜、铁、锡、铝、铅、镍、汞、铂、等 );冶金业 ( 炼钢、铁、镍;锡、铅、铜、铝、银、金、汞、钾、钠、钙、镁、锌等 ); 机器制造业 ( 发电机、电动机、变压器、互感器、摩托车、汽车、火车、拖拉机、飞机、造船、 );化工业 ( 炼焦、制苯、二甲苯、煤焦油、柴油、汽油:制盐酸 HCI 、硝酸 HN03 、硫酸 H : S04 、苛性碱 NaOH 、食用碱 Na2C03 、小苏打 NaHC03 等 ) ;塑料业 ( 制聚氯乙烯、聚苯烯、聚芬砜、 ABS 、聚碳酸酯工程塑料,制氢 H 、氧 O 、氮 N 、氦等以及制药业,阿斯匹灵、胃舒平、中西成药 ) 等。二十世纪发展起来的半导体 ( 晶体管 ) 集成电路制成的模拟电视,我们统称传统产业。
传统产业、产品的特点都是“傻、大、黑、粗”。包括最时髦的产品电脑也是如此。比如一九四六年第一台出世电子管组成的电脑就有 30 吨重;几层楼高,而二十世纪八十年代初生产的 DIS-130 电脑及配套产品也有数百公斤,体积相当几个冰箱,八十年代末制造同样的电脑,可缩制在一个指甲壳大的硅片内,而且运算速度远比它快的多。进入 21 世纪高新技术发展时期,同样的电脑可紧缩到一个大 ( 小 ) 米粒中。
据可靠情报:不久,美国国家图书馆的全部书籍,资料都能存储到一个小火柴盒大的纳米材料做的电脑芯片中。
就是说、高新技术产业是继十八、十九、二十世纪产业革命基础上,发展孵化出来的,没有昨天的传统产业基础,就不可能出现今天或未来的高新科学技术与产业。高新技术产业的出现具有深远的历史意义和现实意义。
目前有重大突破的有 C 一 60 纳米技术产业,特别是纳米产业中的量子结构、量子器件及具集成技术的基础研究更是一个国家抢占纳米科技的制高点,是全球竞争中赢得世人瞩目的一席之地及突破点。现在世界各国政要及科学家都看到了这一点,具有高新科学技术领先的美国人,认为纳米科技会成为 21 世纪经济发展的发动机。各国都投入大量人力 ( 才 ) 、物力、财力进行纳米技术产业的开发已形成全球范围内 C-60 纳米热。其速度之快。 来势之猛。 硕果之多已令世人瞠目结舌、始料未及。可以说 C-60 纳米技术与产业是人类,创造巨额财富的源泉。
二、用历史唯物主义的观点看待传统产业转化到高新技术产业的重大历史意义和现实意义。
如何把十八、十九二十世纪产业发展起来的传统产业:采矿业、冶金业、机器制造业、化工业以及核原子、电脑信息网络化产业,以及由上述门类齐全产业支撑、控制、生产的拖拉机、汽车、火车、飞机、轮船等,以及通讯、卫星、宇航产业中的传统产业生产的原材料,包括燃料,如何转化到高新技术产业中去已刻不容缓,各个国家谁不认识这个问题,谁将失去今天宝贵的时机 ( 光 ) ,那么就意味着落后,意味着被掌握高技术 ( 高生产力 ) 的人和集团的剥削或被动挨打。
为了不重蹈过去历史的复辙老路,把传统产业转化到高新技术产业上去,我们先引证由开采铝土矿到制造汽车、火车、飞机、卫星、宇宙飞船的工艺框图,说明把传统产业转化到高新技术产业的根本途径。
下边介绍一个典型的传统产业开发的工艺流程
第一、传统产业开发的工艺流程
1 、开采铝矾土矿一动用电脑或人工控制的电铲、采掘机械,汽车、火车把采掘出来的铝土矿,运到工厂中烧结。
2 、烧结、把生铝土矿石烧成熟铝土矿原料。一其方法是,把含 30 — 60 %氧化铝 Al 2 O ,的铝矾土粉末,加上生石灰 CaO ,加碳酸纳 Na 2 CO 3 ,加焦炭 (C) 按化学方程式计算配料、混合留有余地,进行中、细碎,过 100 目 -120 目筛。再用球形机或制砖机压制成球型和砖形放入竖式或卧式窑内,也可放在旋转窑中进行烧结。
3 、变成氢氧化铝 A1(OH) 3 一把烧结后的熟铝土矿粉,放到盛水的大罐或池中水溶 (80-100 ℃ ) ;过滤。得偏铝酸纳 NaAl0 2 水.溶液浓缩;加酸 (HC1 H 2 SO 4 ) 或通入 CO 2 生成氢氧化铝 Al(OH) 3 半成品,加热, (2000 0 C) 氢氧化铝变成氧化铝 Al 2 O 3 。
4 、电解一把氧化铝 A12O3 加冰晶石等化工原料电解成铝液 ( 用 18000 度电/ n 屯 ) ,而 后将铝液冷铸成铝锭。
5 、压制成各种铝型材—用硅片制的电脑控制机械流水线,把铝锭压制成的各种型材 ( 包括铝合金的 ) ,用于制造汽车、火车、拖拉机、飞机、卫星、飞船、电器等,以上这是传统产业及产品生产工艺过程,并有一定的经济效益。
以上这就是一个典型传统产业开发过程,如它涉及勘探、采矿、化工,机械等制造业,对国民经济发展起很大的作用,但目前远远满足不了( 全国近十三亿人口 ) 全面建设高水平小康生活及生产口益增长的需要,必下大力气把传统产业转到高新技术产业中去,提高生产效率。怎样转化呢 ? 答案是:在传统产业上制氧化铝 Al 2 O 3 ,中途另辟蹊径,制成红、蓝宝石近 200 种及红、蓝宝石激光器,用激光加热石墨高纯碳物质,在甲笨 (C 6 H 5 CH 3 ) 中变成当今世界高新 C-60 纳米技术材料,这里关键是制造出大批的红、蓝宝石激光器。即加热用的器具。下面请看第二、三个高新技术开发的 C-60 纳米碳管及生物技术工艺流程。
第二、高新技术产业开发的工艺流程
1 、开采铝矾土矿
2 、烧结生铝土矿为熟铝土矿粉
3 、变成氢氧化铝 Al ( OH ) 3 。加热氢氧化铝 AL(OH) 3 为氧化铝。
从上述工艺流程中,可以看出传统产业和高新技术产业的关系是:高新技术产业是传统产业孵化和发展起来的。传统产业是高新技术产业了展的基础,没有传统产业就没有高新技术产业。他们之间是互为渗透、互为交叉、互为制约、互为促进的,也是相辅相成的。把传统产业转化到高新技术产业上去,具有深远的历史意义和现实意义。只有高新科技产业的飞速发展,才能促进传统产业做大做强。
参考:http://www.chinaexpertsweb.net/yxlw01/yyxlw98.htm
气体传感器有哪些分类
1、半导体式气体传感器
2、催化燃烧式气体传感器
3、热导池式气体传感器
4、电化学式气体传感器
如何计算分子的动力学直径
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化学工具手册中记载:
气体分子尺寸
气体种类
He
H2
NO
CO2
Ar
O2
动力学直径/nm
0.26
0.289
0.317
0.33
0.34
0.346
气体种类
N2
CO
CH4
C2H4
Xe
C3H8
动力学直径/nm
0.364
0.376
0.38
0.39
0.396
0.43
急求 Gaussian 03 以及Gaussian 05的视频教程和中文版软件
EMUCH,量子化学版块,找个人文集
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