Ett team av forskare från Institute of Physical and Mathematical Sciences and Information Technologies vid Immanuel Kant Baltic Federal University (BFU), tillsammans med sina kollegor från Gebze Technical University, använde kärnmagnetisk resonans för att detektera giftiga och brandfarliga kvävehaltiga vätskor. Studien publicerades i Kemisk fysik .

Kärnmagnetisk resonans (NMR) är effekten av energiabsorption eller -emission från ett ämne som innehåller kärnor med nollspinn i sitt yttre magnetfält. Uppsättningen av resonanslinjer är individuell för varje ämne och används för identifiering. Ju starkare magnetfältet, desto mer information kan forskare bestämma om ämnesstruktur. De mest intensiva NMR -signalerna observeras i vätekärnor.

Fysikerna föreslog en ny metod för att upptäcka sprängämnen och giftiga kväveinnehållande vätskor baserat på NMR-relaxationsmetoden i ett lågt magnetfält på kvävekärnor ¹⁴ N. De utvecklade också ett mätprotokoll som kan användas i säkerhetsgranskningsförfaranden. Enligt forskarna, traditionell ¹ H NMR -metoden kan inte användas vid en kontrollpunkt eftersom utrustningen är för massiv och dyr, och analysen tar för lång tid. Metoden baserad på studier ¹⁴ N NMR -avslappningssignaler (NMR -relaxometri) ger ett annat tekniskt tillvägagångssätt som reducerar installation- och driftskostnader och påskyndar analysprocesser. En annan fördel med det föreslagna tillvägagångssättet är analysen av ¹⁴ N NMR -avslappningssignaler som inte är beroende av den intermolekylära interaktionen och som endast är något beroende av koncentrationen av ämnet.

I deras arbete, forskarna mätte ¹⁴ N NMR -avkopplingstider i vätskor. De analyserade tre grupper av kvävehaltiga ämnen:explosiva och brandfarliga vätskor, föreningar med en nitratgrupp (kväve bunden med tre syreatomer); och giftiga ämnen med en kväveatom som inte är bunden till syre. Som ett resultat, forskarna upptäckte en rad avslappningstidsvärden som är typiska för sprängämnen och giftiga ämnen. Detta intervall kan användas för identifiering.

"I det här arbetet visade vi det ¹⁴ N NMR är en effektiv metod för att detektera stora mängder farliga kvävehaltiga ämnen. Vi löste ett antal tekniska problem i samband med låg resonansfrekvens och breda NMR -spektrumband. Vi lyckades också lyckas upptäcka ¹⁴ N NMR-signaler från olika kvävebaserade ämnen och erhållande av signalavslappningsparametrar. Majoriteten av giftiga och brandfarliga vätskor som mäts i vårt arbete kännetecknas av korta avkopplingstider. Så kan de separeras från andra relativt säkra material. En viktig fördel med den föreslagna NMR -relaxometri -metoden är den korta tid som krävs för att upptäcka farliga ämnen, "säger professor Galina Kupriyanova, författaren till studien, och doktor i fysik och matematik.

Enligt forskarna, bärbara moderna NMR -relaxometri -enheter är tillräckligt noggranna för att upptäcka farliga ämnen vid kontrollpunkter.