Nukleer manyetik rezonans ( NMR ) atom cekirdeklerinin manyetik ozelliklerine ba?lı bir fiziksel olgudur. Tek sayılı nukleon iceren tum cekirdekler ve cift sayılı olan bazı di?er cekirdeklerin bir manyetik momenti vardır. En yaygın kullanılan cekirdekler hidrojen -1 ve karbon -13'tur, ancak co?u ba?ka elementin de bazı izotopları da gozlemlenebilir. NMR, bir manyetik cekirde?i incelemek icin onun manyetik momentini dı?arıdan uygulanan kuvvetli bir manyetik alan ile aynı do?rultuya sokar, sonra momentlerin yonlenmesi bir elektromanyetik dalganın etkisiyle bozulur.

Manyetik alan tarafından yonlendirilmi? olan cekirde?in momenti yer alabilece?i iki enerji seviyesı vardır, biri manyetik alanla aynı yonde olan du?uk enerjili bir seviye, oburu manyetik alana ters yonde olan, yuksek enerjili bir seviye. Bu iki seviye arasındaki enerji farkına kar?ılık gelen frekansta bir foton so?urulursa moment bir an icin yon de?i?tirir, dolayısıyla o frekansta bir rezonans gozlemlenir.

Bu rezonans, nukleer manyetik rezonans spektroskopisi ve manyetik rezonans goruntulemede kullanılır. NMR spektroskopisi bir molekul hakkında fiziksel, kimyasal ve yapısal bilgi edinmek icin kullanılan ba?lıca tekniklerden biridir. Biyolojik molekullerin cozelti icinde uc boyutlu yapıları hakkında ayrıntılı bilgi veren tek yontemdir. Ayrıca, nukleer manyetik rezonans, basit kuantum bilgisayarlar olu?turmak icin kullanılan tekniklerden biridir.

Terimde kullanılan "nukleer" sozcu?u atomun cekirde?ine de?inmektedir, radyoaktivite ile hicbir ilgisi yoktur.

Tarihce [ de?i?tir | kayna?ı de?i?tir ]

Alman fizikciler Otto Stern ve Walther Gerlach, 1922 yılında gumu? buharıyla yaptıkları deneyde atomların manyetik alanda saptırıldıklarını gosterdiler. ^[1] Bu deney daha sonradan Stern-Gerlach Deneyi olarak anılmı? ve kuantum fizi?inin temellerinden kabul edilmi?tir. Deney sonucu gerek elektron ve proton gibi parcacıkların gerekse bazı atomların icsel manyetik momente sahip oldukları gosterilmi? oldu. Yani bir ba?ka deyi?le bu parcacıklar kucuk birer mıknatıs gibi davranıyorlardı. Deney uzerindeki - gumu? atomları kullanılmasından kaynaklanan - ufak caplı ?upheler, 1927 yılında T.E. Phipps ve J.B. Taylor’un deney sonuclarını hidrojen atomları kullanarak tekrar elde edebilmesiyle da?ılmı? oldu  ^[2] Stern bu deney sayesinde 1943 Nobel Fizik Odulu’nun sahibi oldu. Gerlach ise Nazi Almanyası’yla i?birli?i yaptı?ı gerekcesiyle bu odulden mahrum bırakıldı.

Manyetik momenti olan bir parcacık, manyetik alan icerisine bırakıldı?ı takdirde alan yonunde hizalanma e?ilimindedir. Manyetik alana dik, kuvvetli ikinci bir manyetik alanın kısa bir sureli?ine acılıp kapatıldı?ını du?unelim. Manyetik moment iki alanın bile?eni yonune donecek, ikinci alan kapatıldıktan sonra ise sabit olan ilk alan yonune geri gelmeye calı?acaktır. Ancak bu geri gelme do?rudan de?il ama presesyon denilen sabit manyetik alan etrafında done done olacaktır. Presesyon hareketi tıpkı bir topacın donme ekseninden hafifce saptırılıp bırakıldı?ında eksen etrafında dolanması gibidir. Zaten manyetik moment tabiri de donme momentine izafeten ortaya atılmı?tır. Topac orne?inde gorulen donme momenti etrafındaki presesyon hareketinin, belli periyoda sahip oldu?u ? sozgelimi dakikada bir tur gibi - gozlemlenecektir. Bu periyod ya da di?er bir deyi?le donme sıklı?ı (frekansı) topacın ?ekli ve yercekimi ivmesi ? dolayısıyla topacın a?ırlı?ına ? ba?lı bir sabittir. Manyetik momentin manyetik alan etrafındaki presesyonu da tıpkı boyle belli bir frekansa sahiptir. Bu frekansa Larmor frekansı denmektedir. Larmor frekansı manyetik alanın ?iddetiyle do?ru orantılıdır. Orantı sabiti manyetojirik oran (γ) olarak tanımlanmaktadır. Yani Larmor frekansı ile manyetik alan ?iddeti (B _o ) arasındaki ili?ki ?oyledir: ω= γB _o

Manyetojirik oran ve manyetik alan ?iddetine ba?lı olan Larmor frekansı sistemin manyetik rezonans frekansıdır. Bunun nedenle manyetik momentleri saptırmak icin asıl manyetik alana e?de?er ikinci bir manyetik alan de?il, rezonans frekansa sahip cok zayıf bir radyo frekans sinyali dahi manyetik momentleri saptırmaya yetmektedir. Rezonans frekansa denk gelen herhangi radyo frekans sinyali (RF) derhal so?rulmaktadır. Orne?in proton icin 2 Tesla civarında bir manyetik alan icin rezonansı 20 MHz’lik bir RF dalgası sa?lamaktadır.

NMR’ı 1938 yılında kimyasal maddelerin ayrı?tırılmasında kullanarak bilim dunyasına kazandıran Amerikalı fizikci Isidor Isaac Rabi olmu?tur. Rabi bu calı?malarından oturu 1944 yılında Fizik Dalında Nobel Odulune layık bulunmu?tur. Daha sonra Nukleer manyetik rezonans 1946'da Felix Bloch ve Edward Mills Purcell tarafından birbirlerinden ba?ımsız olarak ke?fedilmi? ve bu ke?ifleri icin ikisi 1952 Nobel Fizik Odulu 'nu payla?mı?lardır.

Rezonans frekansının manyetik alan ?iddetiyle do?ru orantılı olması NMR tekni?inin tıbbi goruntulemede kullanılmasının anahtarıdır. Tekduze olmayan bir manyetik alana konulan bir numunenin farklı bolgeleri farklı rezonans frekansına sahip olacaktır. 1950 yılında Herman Carr tek eksende monoton de?i?en manyetik alan kullanarak bir boyutlu manyetik rezonans goruntulemeyi ba?armı?tır. ^[3] 1973 yılında Paul Lauterbur, karma?ık bir radyo frekans darbe duzeni ve manyetik alanı ana eksenden anlık olarak hafifce saptıran manyetik gradyan darbeler kullanarak Nukleer Manyetik Rezonans Goruntulemeyi ba?armı?tır. ^[4] O tarihten itibaren tıp alanında kullanılmaya ba?layan bu goruntuleme tekni?i, nukleer kelimesinin yanlı? ca?rı?ımlarından dolayı olacak yalnızca “Manyetik Rezonans Goruntuleme” ya da yaygın ?ekliyle kısaca MR diye anılmaya ba?lanmı?tır. ?ngilizcede ise “Magnetic Resonance Imaging” ya da MRI ?eklinde anılmaktadır. Lauterbur tıp tarihini de?i?tiren bulu?undan tam otuz yıl sonra 2003’te Sir Peter Mansfield ile birlikte Tıp Alanında Nobel odulune layık gorulmu?tur. Bu odul aynı donemlerde MR uzerinde benzer calı?maları bulunan ve kendisinin de bu odulu payla?ması gerekti?i du?unulen ^[5]  Ermeni asıllı Amerikalı fizikci Raymond Vahan Damadian'ın (Damatyan) sert ele?tirilerinin hedefi olmu?tur.

Kaynakca [ de?i?tir | kayna?ı de?i?tir ]