Effetto nucleare Overhauser

L'effetto nucleare Overhauser, noto anche brevemente come NOE, deve il suo nome al fisico statunitense Albert Overhauser che lo intuì agli inizi degli anni 1950^[1]^[2] e consiste in un effetto di polarizzazione dello spin nucleare osservato nella spettroscopia di risonanza magnetica nucleare.

Considerando una molecola A-X e applicando un impulso di radiofrequenza in grado di saturare le transizioni dovute ai nuclei X, le interazioni nucleari dipolo-dipolo sono capaci di indurre una variazione dello spin modificando in questo modo la popolazione dei diversi livelli energetici implicati in una transizione NMR. Ciò si traduce in un aumento o una diminuzione dell'intensità dell'assorbimento, a seconda della dimensione della molecola. È possibile definire un parametro, $\eta$ , che esprime l'entità della variazione dell'assorbimento:

\eta ={\frac {I_{A}-I_{A}^{0}}{I_{A}^{0}}}

dove $I_{A}^{0}$ e $I_{A}$ sono rispettivamente le variazioni dell'intensità di assorbimento prima e dopo l'applicazione dell'impulso che satura X.

Nel caso di aumento massimale si dimostra che

\eta ={\frac {\gamma _{X}}{2\gamma _{A}}}

dove $\gamma _{X}$ e $\gamma _{A}$ sono i rapporti giromagnetici dei nuclei X e A.

L'effetto NOE, che dipende dall'inverso della sesta potenza della distanza di separazione dei nuclei, viene sfruttato per determinare la geometria delle molecole in soluzione ed è particolarmente utile per lo studio di macromolecole biologiche che poco agevolmente si prestano a essere cristallizzate per l'analisi ai raggi X.

Note

^ Overhauser, p. 476.
^ Overhauser, pp. 411-415.

Bibliografia

F.A.L. Anet e A.J.R. Bourn, Nuclear magnetic resonance spectral assignments from nuclear Overhauser effects, in J. Am. Chem. Soc., vol. 87, 1965, p. 5250.
P. Atkins e J. De Paula, Physical Chemistry, 8ª ed., Oxford University Press, 2006, ISBN 978-0-19-870072-2.
A. W. Overhauser, Polarization of Nuclei in Metals, in Phys. Rev., vol. 92, 1953, pp. 411-15.