Nuclear magnetic resonance crystallography
نیوکلیئر مقناطیسی گونج کرسٹلگرافی (این ایم آر کرسٹلگرافی) ایک ایسا طریقہ ہے جو جوہری پیمانے پر ٹھوس مواد کی ساخت کا تعین کرنے کے لیے بنیادی طور پر این ایم آر سپیکٹروسکوپی کا استعمال کرتا ہے۔ اس طرح، سالڈ اسٹیٹ این ایم آر سپیکٹروسکوپی کو بنیادی طور پر استعمال کیا جائے گا، ممکنہ طور پر کوانٹم کیمسٹری کے حساب سے (مثال کے طور پر۔ کثافت فنکشنل تھیوری)، پاؤڈر ڈفریکشن وغیرہ۔ اگر مناسب کرسٹل اگائے جا سکتے ہیں، تو عام طور پر نامیاتی مرکبات، سالماتی ڈھانچے اور سالماتی پیکنگ پر مشتمل کرسٹل ڈھانچے کا تعین کرنے کے لیے کسی بھی کرسٹلگرافک طریقہ کو ترجیح دی جائے گی۔ این ایم آر کرسٹلگرافی میں بنیادی دلچسپی مائیکرو کرسٹل لائن مواد میں ہے جو اس طریقہ کار کے لیے موزوں ہیں لیکن ایکس رے، نیوٹرون اور الیکٹران ڈفریکشن کے لیے نہیں۔ اس کی بڑی وجہ یہ ہے کہ نسبتا مختصر رینج کے تعاملات کو این ایم آر کرسٹلگرافی میں ماپا جاتا ہے۔ تعارف جب نامیاتی مالیکیولز پر لاگو کیا جاتا ہے، تو این ایم آر کرسٹلگرافی کا مقصد نہ صرف ایک مالیکیول کی ساختی معلومات کو شامل کرنا ہے بلکہ مالیکیولر پیکنگ پر بھی (یعنی۔ کرسٹل ڈھانچہ)۔ ایکس رے کے برعکس، ٹھوس ریاست این ایم آر کے ساتھ واحد کرسٹل ضروری نہیں ہیں اور ساختی معلومات بے ترتیب ٹھوسوں کے ہائی ریزولوشن سپیکٹر سے حاصل کی جا سکتی ہیں۔ ای۔ جی۔ پولیمرفزم این ایم آر کرسٹلگرافی کے لیے دلچسپی کا ایک شعبہ ہے کیونکہ نامیاتی مرکبات میں کبھی کبھار (اور اکثر پہلے دریافت نہیں کیا جا سکتا) اس کا سامنا ہوتا ہے۔ اس صورت میں سالماتی ساخت اور/یا سالماتی پیکنگ میں تبدیلی پولیمرفزم کا باعث بن سکتی ہے، اور اس کی تحقیقات این ایم آر کرسٹلگرافی کے ذریعے کی جا سکتی ہے۔ دو قطبی جوڑوں پر مبنی نقطہ نظر اسپن تعامل جو عام طور پر ٹھوس حالت این ایم آر سپیکٹروسکوپی کے ذریعے ساختی تجزیے کے لیے استعمال ہوتا ہے مقناطیسی دو قطبی تعامل ہے۔ مطالعہ شدہ نظام کے اندر دیگر تعاملات کے بارے میں اضافی معلومات جیسے کیمیائی شفٹ یا برقی کواڈروپول تعاملات بھی مددگار ثابت ہو سکتے ہیں، اور بعض صورتوں میں صرف کیمیائی شفٹ کو استعمال کیا گیا ہے۔ زیولائٹس کے لیے۔ "ڈائپول جوڑی" پر مبنی نقطہ نظر کچھ حد تک پروٹین این ایم آر سپیکٹروسکوپی کے متوازی ہے۔ متعدد بقایا دو قطبی جوڑوں کو محلول میں موجود پروٹین کے لیے ماپا جاتا ہے، اور ان جوڑوں کو پروٹین کی ساخت کے حساب میں رکاوٹوں کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ این ایم آر کرسٹلگرافی میں نامیاتی مالیکیولز کے معاملے میں مشاہدہ شدہ گھماؤ اکثر اعتدال پسند تعدد (،،، وغیرہ) کے اسپن-1/2 نیوکلئی ہوتے ہیں۔ I. e. اس کے بڑے مقناطیسی تناسب اور اعلی گھماؤ کے ارتکاز کی وجہ سے خارج کیا گیا ہے جس کی وجہ سے مضبوط ہومونیوکلیئر دو قطبی جوڑوں کا نیٹ ورک بنتا ہے۔ 1H کے حوالے سے دو حل ہیں: اسپن ڈفیوژن تجربات (نیچے دیکھیں) اور اسپن کے ساتھ مخصوص لیبلنگ (اسپن = 1)۔ مؤخر الذکر بھی مقبول ہے جیسے۔ حل اور ٹھوس حالت میں ہائیڈروجن بانڈ کی این ایم آر سپیکٹروسکوپک تحقیقات میں۔ انٹرا-اور انٹرمولیکولر ساختی عناصر دونوں کی تحقیقات کی جا سکتی ہیں۔ ڈیوٹیریم ریڈور کے ذریعے (ڈیوٹرون اور دیگر گھماؤ کے درمیان دو قطبی جوڑوں کی پیمائش کے لیے ایک قائم شدہ ٹھوس حالت این ایم آر پلس سیکوینس)۔ یہ این ایم آر کرسٹلگرافک ساختی تحقیقات کے لیے ایک اضافی رکاوٹ فراہم کر سکتا ہے جس میں اسے تلاش کرنے اور خصوصیت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ بین سالماتی ہائیڈروجن بانڈ۔ دو قطبی تعامل مذکورہ بالا دو قطبی تعامل کو براہ راست ماپا جا سکتا ہے، جیسے۔ بہت سے نامیاتی مرکبات میں 13C/15N جیسے ہیٹرو نیوکلیئر اسپن کے جوڑوں کے درمیان۔ مزید برآں، دو قطبی تعامل کی طاقت طول البلد آرام کے وقت یا گھماؤ کے پھیلاؤ کی شرح جیسے پیرامیٹرز کو تبدیل کرتی ہے جس کی وجہ سے ساختی معلومات حاصل کرنے کے لیے جانچ کی جا سکتی ہے۔ ای۔ جی۔ 1 ایچ اسپن کے پھیلاؤ کو بھرپور ساختی معلومات فراہم کرتے ہوئے ماپا گیا ہے۔ کیمیائی شفٹ تعامل کیمیائی شفٹ تعامل کو دو قطبی تعامل کے ساتھ مل کر استعمال کیا جا سکتا ہے تاکہ سالماتی فریم (دو قطبی کیمیائی شفٹ سپیکٹروسکوپی) کے حوالے سے دو قطبی تعامل فریم (پرنسپل محور نظام) کی واقفیت کا تعین کیا جا سکے۔ بعض صورتوں میں کیمیائی شفٹ انٹرایکشن ٹینسر واقفیت کے لیے قواعد موجود ہیں جیسا کہ سمیٹری دلائل (ایس پی 2 ہائبرڈائزیشن) کی وجہ سے کیٹون میں 13 سی اسپن کے لیے۔ اگر دو قطبی تعامل کا رخ (دلچسپی کے چکر اور مثال کے طور پر اس کے درمیان)۔ ایک اور ہیٹرو نیوکلئس) کی پیمائش کیمیائی شفٹ انٹرایکشن کوآرڈینیٹ سسٹم کے حوالے سے کی جاتی ہے، معلومات کے یہ دو ٹکڑے (کیمیائی شفٹ ٹینسر/سالماتی واقفیت اور ڈائپول ٹینسر/کیمیائی شفٹ ٹینسر واقفیت) مل کر سالماتی فریم میں ڈائپول ٹینسر کی واقفیت دیتے ہیں۔ تاہم، یہ طریقہ صرف چھوٹے مالیکیولز (یا پولیمرز کے لیے موزوں ہے جس میں پولی گلائسین جیسے چھوٹے تکرار یونٹ ہوتے ہیں) اور یہ صرف انتخابی (اور عام طور پر انٹرا مالیکیولر) ساختی معلومات فراہم کرتا ہے۔ کرسٹل ڈھانچہ اصلاحات دو قطبی تعامل ساخت کے حوالے سے سب سے زیادہ براہ راست معلومات فراہم کرتا ہے کیونکہ اس سے گھماؤ کے درمیان فاصلے کی پیمائش کرنا ممکن ہوتا ہے۔ تاہم اس تعامل کی حساسیت کا فقدان ہے اور اگرچہ دو قطبی پر مبنی این ایم آر کرسٹلگرافی ڈھانچوں کی وضاحت کو ممکن بناتی ہے، لیکن ہائی ریزولوشن ڈھانچے حاصل کرنے کے لیے دیگر طریقے ضروری ہیں۔ ان وجوہات کی بناء پر دیگر این ایم آر آبزرویبلز جیسے کیمیائی شفٹ انیسوٹروپی، جے-جوڑی اور کواڈروپولر تعامل کے استعمال کو شامل کرنے کے لیے بہت کام کیا گیا۔ یہ انیسوٹروپک تعاملات تھری ڈی مقامی ماحول کے لیے انتہائی حساس ہوتے ہیں جس سے پاؤڈر نمونوں کے ڈھانچوں کو سنگل کرسٹل ایکس رے ڈفریکشن کے معیار کے حریف ڈھانچوں میں بہتر بنانا ممکن ہوتا ہے۔ تاہم یہ ان تعاملات کی پیش گوئی کے لیے مناسب طریقوں پر انحصار کرتے ہیں کیونکہ وہ ساخت پر سیدھے سیدھے انداز میں انحصار نہیں کرتے ہیں۔ ڈفریکشن طریقوں کے ساتھ موازنہ این ایم آر کرسٹلگرافی کی ایک خرابی یہ ہے کہ یہ طریقہ عام طور پر ایکس رے کرسٹلگرافی کے مقابلے میں زیادہ وقت طلب اور زیادہ مہنگا (سپیکٹرومیٹر کی لاگت اور آئسوٹوپ لیبلنگ کی وجہ سے) ہوتا ہے، یہ اکثر ساخت کے صرف ایک حصے کی وضاحت کرتا ہے، اور آئسوٹوپ لیبلنگ اور تجربات کو کلیدی ساختی معلومات حاصل کرنے کے لیے موزوں بنانا پڑ سکتا ہے۔ اس کے علاوہ ایک دی گئی سالماتی ساخت ہمیشہ خالص این ایم آر پر مبنی این ایم آر کرسٹلگرافک نقطہ نظر کے لیے موزوں نہیں ہو سکتی ہے، لیکن یہ پھر بھی ملٹی موڈلٹی (این ایم آر + ڈفریکشن) مطالعہ میں اہم کردار ادا کر سکتی ہے۔ ڈفریکشن طریقوں کے معاملے کے برعکس، ایسا معلوم ہوتا ہے کہ این ایم آر کرسٹلگرافی کو کیس بہ کیس کی بنیاد پر کام کرنے کی ضرورت ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ مختلف سالماتی نظام مختلف اسپن فزکس اور مختلف مشاہدات کی نمائش کریں گے جن کی جانچ کی جا سکتی ہے۔ اس لیے یہ طریقہ وسیع پیمانے پر استعمال نہیں ہو سکتا کیونکہ مختلف نظاموں کو ان کا مطالعہ کرنے کے لیے موزوں تجرباتی ڈیزائن کی ضرورت ہوگی۔ حوالہ جات کرسٹلگرافی سائنسی تکنیکیں سالڈ اسٹیٹ کیمسٹری