परमाणु ओवरहॉसर प्रभाव

परमाणु ओवरहाउसर प्रभाव (एनओई) स्पिन (भौतिकी) की एक आबादी से स्पिन ध्रुवीकरण का स्थानांतरण है। स्पिन-सक्रिय नाभिक (उदा। 1एच, 13सी, 15N इत्यादि) से दूसरे को आराम (एनएमआर)NMR)|क्रॉस-रिलैक्सेशन के माध्यम से। परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी (एनएमआर) में एनओई की एक फेनोमेनोलॉजिकल परिभाषा एक एनएमआर अनुनाद की एकीकृत तीव्रता (सकारात्मक या नकारात्मक) में परिवर्तन है जो तब होता है जब दूसरा रेडियो आवृत्ति के साथ विकिरण से संतृप्त होता है। नाभिक की अनुनाद तीव्रता में परिवर्तन आरएफ गड़बड़ी से सीधे प्रभावित लोगों के अंतरिक्ष में नाभिक के करीब होने का परिणाम है। एनओई विशेष रूप से एनएमआर अनुनादों के असाइनमेंट में महत्वपूर्ण है, और कार्बनिक और जैविक अणुओं की संरचनाओं या विन्यास की व्याख्या और पुष्टि करता है। up>1H द्वि-आयामी NOE स्पेक्ट्रोस्कोपी (NOESY) प्रयोग और इसके विस्तार समाधान में प्रोटीन और अन्य जैव अणुओं की स्टीरियोकेमिस्ट्री की पहचान करने के लिए महत्वपूर्ण उपकरण हैं, जबकि ठोस रूप में क्रिस्टल एक्स-रे विवर्तन आमतौर पर स्टीरियोकेमिस्ट्री की पहचान करने के लिए उपयोग किया जाता है। हेटेरोन्यूक्लियर एनओई विशेष रूप से महत्वपूर्ण है 13सी एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रोटॉन से बंधे कार्बन की पहचान करने के लिए, सिग्नल-टू-शोर बढ़ाने के लिए ऐसे कार्बन को ध्रुवीकरण बढ़ाने के लिए प्रदान करने के लिए, और इन कार्बन की छूट को द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय विश्राम तंत्र द्वारा नियंत्रित करने की सीमा का पता लगाने के लिए।

इतिहास
एनओई अमेरिकी भौतिक विज्ञानी अल्बर्ट ओवरहॉजर  के सैद्धांतिक काम से विकसित हुआ, जिन्होंने 1953 में प्रस्तावित किया था कि कुछ धातुओं में चालन इलेक्ट्रॉनों के माइक्रोवेव विकिरण द्वारा परमाणु स्पिन ध्रुवीकरण को बढ़ाया जा सकता है। ओवरहाउसर द्वारा भविष्यवाणी की गई इलेक्ट्रॉन-परमाणु वृद्धि को प्रयोगात्मक रूप से में प्रदर्शित किया गया था 71953 में टी. आर. कार्वर और सी. पी. स्लिचर द्वारा ली मेटल भी। 1955 में इओनेल सोलोमन द्वारा एक सामान्य सोलोमन समीकरण और एचएफ अणु में केवल परमाणु स्पिन को शामिल करने वाले ओवरहॉज़र प्रभाव का प्रायोगिक अवलोकन प्रकाशित किया गया था। 1963 में कैसर द्वारा एनओई का एक अन्य प्रारंभिक प्रायोगिक अवलोकन यह दिखाने के लिए किया गया था कि स्केलर जे-युग्मन के सापेक्ष संकेतों को निर्धारित करने के लिए एनओई का उपयोग कैसे किया जा सकता है, और ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण के लिए एनएमआर स्पेक्ट्रा में स्पेक्ट्रल लाइनों को असाइन करने के लिए। इस अध्ययन में, प्रोटॉन की एक आबादी का अनुनाद (1H) एक कार्बनिक अणु में बढ़ाया गया था जब एक ही कार्बनिक अणु में प्रोटॉन की दूसरी अलग आबादी आरएफ विकिरण द्वारा संतृप्ति (चुंबकीय) थी। एनओई के अनुप्रयोग का उपयोग 1965 में एनेट और बॉर्न द्वारा β, β-डाइमिथाइलएक्रिलिक एसिड और डाइमिथाइल फॉर्मामाइड के लिए एनएमआर अनुनादों के कार्य की पुष्टि करने के लिए किया गया था, जिससे यह पता चलता है कि समाधान में कार्बनिक अणुओं के बारे में रचना और विन्यास जानकारी प्राप्त की जा सकती है। बेल और सॉन्डर्स ने 1970 में एनओई संवर्द्धन और आंतरिक दूरी के बीच सीधा संबंध बताया जबकि शिमर एट अल द्वारा तीन या अधिक स्पिन वाले अणुओं में आंतरिक दूरी की मात्रात्मक माप की सूचना दी गई थी। रिचर्ड आर. अर्न्स्ट को फूरियर रूपांतरण और द्वि-आयामी परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी विकसित करने के लिए रसायन विज्ञान में 1991 के नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। 2002 में, कर्ट वुथरिक ने समाधान में जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स की त्रि-आयामी संरचना का निर्धारण करने के लिए परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी के विकास के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीता, यह प्रदर्शित करते हुए कि कैसे 2डी एनओई विधि द्वि-आयामी परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी # थ्रू-स्पेस सहसंबंध तरीके|(NOESY) का उपयोग बड़े जैविक मैक्रोमोलेक्यूल्स की त्रि-आयामी संरचनाओं को बाधित करने के लिए किया जा सकता है। प्रोफेसर अनिल कुमार (भौतिक विज्ञानी) बायोमोलेक्यूल के लिए द्वि-आयामी परमाणु ओवरहॉज़र प्रभाव (2D-NOE जिसे अब NOESY के रूप में जाना जाता है) प्रयोग करने वाले पहले व्यक्ति थे, जिसने NMR द्वारा समाधान में जैव-अणुओं की त्रि-आयामी संरचनाओं के निर्धारण के लिए क्षेत्र खोल दिया। स्पेक्ट्रोस्कोपी।

विश्राम
एनओई और परमाणु स्पिन-जाली छूट बारीकी से संबंधित घटनाएं हैं। सिंगल स्पिन के लिए-$1/2$ नाभिक में एक चुंबकीय क्षेत्र में दो ऊर्जा स्तर होते हैं जिन्हें अक्सर α और β लेबल किया जाता है, जो दो संभावित स्पिन क्वांटम अवस्थाओं के अनुरूप होते हैं, +$1/2$ और -$1/2$, क्रमश। तापीय संतुलन पर, दो ऊर्जा स्तरों की जनसंख्या बोल्ट्ज़मैन वितरण द्वारा पी द्वारा दी गई स्पिन आबादी के साथ निर्धारित की जाती हैα और पीβ. यदि स्पिन आबादी को संक्रमण ऊर्जा आवृत्ति पर एक उपयुक्त आरएफ क्षेत्र से परेशान किया जाता है, तो स्पिन आबादी स्पिन-जाली छूट नामक प्रक्रिया द्वारा थर्मल संतुलन में वापस आ जाती है। α से β में संक्रमण की दर राज्य α, P की जनसंख्या के समानुपाती होती हैα, और दर स्थिर डब्ल्यू के साथ पहली ऑर्डर प्रक्रिया है। ऐसी स्थिति जहां स्पिन आबादी निरंतर आरएफ विकिरण (पी) द्वारा बराबर की जाती हैα = पीβ) को संतृप्ति कहा जाता है और अनुनाद गायब हो जाता है क्योंकि संक्रमण संभावनाएं ऊर्जा स्तरों के बीच जनसंख्या अंतर पर निर्भर करती हैं। सबसे सरल मामले में जहां एनओई प्रासंगिक है, दो स्पिन के अनुनाद-$1/2$ नाभिक, I और S, रासायनिक रूप से स्थानांतरित होते हैं लेकिन J-युग्मन नहीं |J-युग्मित। ऐसी प्रणाली के लिए ऊर्जा आरेख में चार ऊर्जा स्तर होते हैं जो क्रमशः αα, αβ, βα, और ββ के अनुरूप I और S के स्पिन-राज्यों पर निर्भर करते हैं। डब्ल्यू प्रति यूनिट समय की संभावनाएं हैं कि चार ऊर्जा स्तरों के बीच एक संक्रमण होगा, या अन्य शब्दों में जिस दर पर संबंधित स्पिन फ़्लिप होते हैं। दो एकल क्वांटम संक्रमण हैं, डब्ल्यू1I, αα ➞ βα और αβ ➞ ββ के संगत है? डब्ल्यू1S, αα ➞ αβ और βα ➞ ββ के संगत; एक शून्य क्वांटम संक्रमण, डब्ल्यू0, βα ➞ αβ के अनुरूप, और αα ➞ ββ के अनुरूप एक डबल क्वांटम संक्रमण।

जबकि आरएफ विकिरण केवल एकल-क्वांटम संक्रमण (तथाकथित क्वांटम यांत्रिक चयन नियमों के कारण) को प्रेरित कर सकता है, जो अवलोकन योग्य वर्णक्रमीय रेखाओं को जन्म देता है, किसी भी मार्ग के माध्यम से द्विध्रुवीय छूट हो सकती है। द्विध्रुवी तंत्र एकमात्र सामान्य विश्राम तंत्र है जो संक्रमण का कारण बन सकता है जिसमें एक से अधिक स्पिन फ़्लिप होते हैं। विशेष रूप से, द्विध्रुवी विश्राम तंत्र αα और ββ राज्यों (W2) और αβ और βα राज्यों के बीच (W0).

उनके बल्क एनएमआर मैग्नेटाइजेशन के संदर्भ में व्यक्त किया गया, नाभिक I के लिए प्रयोगात्मक रूप से स्थिर-अवस्था एनओई देखा गया जब नाभिक एस का अनुनाद संतृप्त होता है ($$M_{S} = 0 $$) अभिव्यक्ति द्वारा परिभाषित किया गया है:
 * $$\eta_{I}^{S} = \left(\frac{M_{I}^{S}-M_{0I}}{M_{0I}}\right)$$

कहाँ $$M_{0I}$$ नाभिक का चुंबकीयकरण (अनुनाद तीव्रता) है $$I$$ थर्मल संतुलन पर। एनओई के लिए एक विश्लेषणात्मक अभिव्यक्ति सभी विश्राम मार्गों पर विचार करके और प्राप्त करने के लिए सोलोमन समीकरणों को लागू करके प्राप्त की जा सकती है
 * $$\eta_{I}^{S}=\frac{M_{I}^{S}-M_{0I}}{M_{0I}} = \frac{\gamma_S }{\gamma_I }\frac{\sigma_{IS}}{\rho_{I}} = \frac{\gamma_S}{\gamma_I}\left(\frac{W_{2}-W_{0}}{2W_{1}^{I}+W_{0}+W_{2}}\right)$$

कहाँ
 * $$\rho_{I} = 2W_{1}^{I}+W_{0}+W_{2}$$ और $$\sigma_{IS} = W_{2} - W_{0}$$.

$$\rho_{I}$$ कुल अनुदैर्ध्य द्विध्रुवीय विश्राम दर है ($$1/T_{1}$$) स्पिन I स्पिन एस की उपस्थिति के कारण, $$\sigma_{IS}$$ क्रॉस-विश्राम दर के रूप में जाना जाता है, और $$\gamma_{I}$$ और $$\gamma_{S}$$ जाइरोमैग्नेटिक रेशियो # के नाभिक की विशेषता के लिए हैं $$I$$ और $$S$$ नाभिक, क्रमशः।

पतित डब्ल्यू की संतृप्ति1एस संक्रमण संतुलन आबादी को परेशान करता है ताकि पीαα = पीαβ और पीβα = पीββ. हालाँकि, सिस्टम के विश्राम मार्ग सक्रिय रहते हैं और एक संतुलन को फिर से स्थापित करने के लिए कार्य करते हैं, सिवाय इसके कि W1एस संक्रमण अप्रासंगिक हैं क्योंकि इन संक्रमणों में जनसंख्या अंतर RF विकिरण द्वारा तय किया जाता है जबकि W के बीच जनसंख्या अंतरI संक्रमण उनके संतुलन मूल्यों से नहीं बदलते हैं। इसका मतलब यह है कि यदि केवल एकल क्वांटम संक्रमण विश्राम पथ के रूप में सक्रिय थे, तो संतृप्त $$S$$ अनुनाद की तीव्रता को प्रभावित नहीं करेगा $$I$$ प्रतिध्वनि। इसलिए I की अनुनाद तीव्रता पर NOE का निरीक्षण करने के लिए, का योगदान $$W_{0}$$ और $$W_{2}$$ महत्वपूर्ण होना चाहिए। ये रास्ते, जिन्हें क्रॉस-रिलैक्सेशन पाथवे के रूप में जाना जाता है, केवल स्पिन-जाली छूट के लिए एक महत्वपूर्ण योगदान देते हैं जब विश्राम द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय या स्केलर युग्मन इंटरैक्शन पर हावी होता है, लेकिन स्केलर इंटरैक्शन शायद ही कभी महत्वपूर्ण होता है और इसे नगण्य माना जाता है। होमोन्यूक्लियर मामले में जहां $$\gamma_{I} = \gamma_{S}$$, अगर $$W_{2}$$ प्रमुख विश्राम मार्ग है, फिर संतृप्त $$S$$ की तीव्रता बढ़ा देता है $$I$$ अनुनाद और एनओई सकारात्मक है, जबकि यदि $$W_0$$ प्रमुख विश्राम मार्ग है, संतृप्त $$S$$ की तीव्रता कम कर देता है $$I$$ अनुनाद और एनओई नकारात्मक है।

आणविक गति
एनओई धनात्मक है या ऋणात्मक, संवेदनशील रूप से घूर्णी आणविक गति की डिग्री पर निर्भर करता है। तीन द्विध्रुवी विश्राम मार्ग कई कारकों के आधार पर स्पिन-जाली छूट के लिए अलग-अलग विस्तार में योगदान करते हैं। एक महत्वपूर्ण यह है कि ω के बीच संतुलन2, ओह1 और ω0 आणविक घूर्णी सहसंबंध समय पर महत्वपूर्ण रूप से निर्भर करता है, $$\tau_{c}$$, एक रेडियन को घुमाने में एक अणु को लगने वाला समय। एनएमआर सिद्धांत से पता चलता है कि संक्रमण की संभावनाएं संबंधित हैं $$\tau_{c}$$ और जाइरोमैग्नेटिक रेशियो#लार्मर प्रीसेशन, $$\omega$$, संबंधों द्वारा:
 * $$W_{1}^{I} \propto \frac {3\tau_c }{(1+\omega_{I}^2\tau_{c}^2)} \frac {1}{r^{6}}$$
 * $$W_{0} \propto \frac {2\tau_c }{(1+(\omega_{I}-\omega_S)^2\tau_{c}^2)} \frac {1}{r^{6}}$$
 * $$W_{2} \propto \frac {12\tau_c }{(1+(\omega_{I}+\omega_S)^2\tau_{c}^2)} \frac {1}{r^{6}}$$

कहाँ $$r$$ दो घुमावों को अलग करने वाली दूरी है-$1/2$ नाभिक। विश्राम होने के लिए, आणविक टंबलिंग की आवृत्ति नाभिक की लार्मर आवृत्ति से मेल खाना चाहिए। मोबाइल सॉल्वैंट्स में, आणविक टम्बलिंग गति की तुलना में बहुत तेज होती है $$\omega$$. तथाकथित चरम-संकुचित सीमा जहां $$\omega\tau_{c} \ll 1 $$). इन शर्तों के तहत डबल-क्वांटम छूट डब्ल्यू2 डब्ल्यू से अधिक प्रभावी है1 या डब्ल्यू0, क्योंकि τc और 2ω0 τ से बेहतर मिलान करेंc और ω1. जब ω2 प्रमुख विश्राम प्रक्रिया है, एक सकारात्मक एनओई परिणाम।


 * $$W_{1}^{I} \propto \gamma_{I}^{2}\gamma_{S}^{2}\frac {3\tau_{c}}{r^{6} }$$
 * $$W_{0} \propto \gamma_{I}^{2}\gamma_{S}^{2}\frac {2\tau_{c}}{r^{6} }$$
 * $$W_{2}\propto \gamma_{I}^{2}\gamma_{S}^{2}\frac {12\tau_{c}}{r^{6} }$$
 * $$ \eta_{I}^{S}(max) = \frac{\gamma_S }{\gamma_I }\left[\frac { \frac {12\tau_{c}}{r^{6}} - \frac{2\tau_{c}}{r^{6}} }

{ \frac {2\tau_{c}}{r^{6}} + 2\frac{3\tau_{c}}{r^{6}} + \frac {12\tau_{c}}{r^{6}}                                                                                  } \right] =\frac{\gamma_S }{\gamma_I }\left[ \frac {12-2 }{2+6+12 } \right] = \frac{\gamma_S }{\gamma_I }\frac{1}{2}$$ इस अभिव्यक्ति से पता चलता है कि होमोन्यूक्लियर मामले के लिए जहां मैं = एस, विशेष रूप से के लिए 1एच एनएमआर, अधिकतम एनओई जिसे देखा जा सकता है 1\2 नाभिक की निकटता के बावजूद। हेटेरोन्यूक्लियर मामले में जहां I ≠ S, अधिकतम NOE 1\2 (γ) द्वारा दिया जाता हैS/ सीI), जो ब्रॉडबैंड प्रोटॉन डिकॉप्लिंग की शर्तों के तहत हेटरोन्यूक्लि का अवलोकन करते समय, प्रमुख संवेदनशीलता सुधार उत्पन्न कर सकता है। कार्बनिक रसायन विज्ञान में सबसे महत्वपूर्ण उदाहरण का अवलोकन है 13C अलग करते समय 1एच, जो भी संतृप्त करता है 1जे अनुनाद। γ का मानS/ सीI 4 के करीब है, जो 200% की अधिकतम एनओई वृद्धि देता है, जो बिना एनओई के 3 गुना मजबूत प्रतिध्वनि देता है। कई मामलों में, कार्बन परमाणुओं में एक संलग्न प्रोटॉन होता है, जो विश्राम को द्विध्रुवीय विश्राम से प्रभावित करता है और एनओई अधिकतम के करीब होता है। गैर-प्रोटोनेटेड कार्बन परमाणुओं के लिए NOE एन्हांसमेंट छोटा है, जबकि कार्बोन्स के लिए जो डिपोल-डीपोल इंटरैक्शन के अलावा विश्राम तंत्र द्वारा आराम करते हैं, NOE एन्हांसमेंट को काफी कम किया जा सकता है। यह ड्यूटेरिएटेड सॉल्वैंट्स (जैसे ड्यूटेरेटेड क्लोरोफॉर्म | सीडीसीएल) का उपयोग करने के लिए एक प्रेरणा है3) में 13सी एनएमआर। चूंकि ड्यूटेरियम चतुष्कोणीय तंत्र द्वारा आराम करता है, इसलिए कोई क्रॉस-विश्राम मार्ग नहीं हैं और एनओई अस्तित्वहीन है। एक और अहम मामला है 15एन, एक उदाहरण जहां इसके चुंबकत्व अनुपात का मान ऋणात्मक है। अक्सर 15एन अनुनाद कम हो जाते हैं या एनओई अनुनाद को वास्तव में समाप्त कर सकता है जब 1H नाभिक वियुग्मित होते हैं। ऐसे स्पेक्ट्रा को पल्स तकनीक के साथ लेना आमतौर पर फायदेमंद होता है जिसमें प्रोटॉन से ध्रुवीकरण हस्तांतरण शामिल होता है 15N नकारात्मक NOE को कम करने के लिए।

संरचना स्पष्टीकरण
जबकि स्थिर-अवस्था एनओई का आंतरिक दूरी से संबंध जटिल है, विश्राम दर और आणविक गति के आधार पर, कई उदाहरणों में चरम-संकुचित सीमा में छोटे तेजी से लुढ़कने वाले अणुओं के लिए, सकारात्मक एनओई की अर्ध-मात्रात्मक प्रकृति कई संरचनात्मक अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है। अक्सर जे-युग्मन स्थिरांक के मापन के संयोजन में। उदाहरण के लिए, एनओई संवर्द्धन का उपयोग एनएमआर अनुनाद असाइनमेंट की पुष्टि करने के लिए किया जा सकता है, संरचनात्मक आइसोमर्स के बीच अंतर कर सकता है, सुगंधित अंगूठी प्रतिस्थापन पैटर्न और एलिफैटिक प्रतिस्थापन कॉन्फ़िगरेशन की पहचान कर सकता है, और गठनात्मक प्राथमिकताएं निर्धारित कर सकता है।

फिर भी, देखे गए एनओई से प्राप्त अंतर-परमाणु दूरी अक्सर अणु की त्रि-आयामी संरचना की पुष्टि करने में मदद कर सकती है। इस आवेदन में, एनओई जे-युग्मन के आवेदन से अलग है जिसमें एनओई अंतरिक्ष के माध्यम से होता है, न कि रासायनिक बंधनों के माध्यम से। इस प्रकार, परमाणु जो एक-दूसरे के करीब हैं, एनओई दे सकते हैं, जबकि स्पिन युग्मन केवल तभी देखा जाता है जब परमाणु 2-3 रासायनिक बंधनों से जुड़े होते हैं। हालाँकि, संबंध ηIएस(अधिकतम)=$1/2$ अस्पष्ट करता है कि एनओई आंतरिक दूरियों से कैसे संबंधित है क्योंकि यह केवल उस आदर्श मामले के लिए लागू होता है जहां छूट 100% दो नाभिक I और S के बीच द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय अंतःक्रियाओं से प्रभावित होती है। व्यवहार में, ρ का मानI अन्य प्रतिस्पर्धी तंत्रों से योगदान होता है, जो केवल डब्ल्यू के प्रभाव को कम करने के लिए काम करता है0 और डब्ल्यू2 W को बढ़ाकर1. कभी-कभी, उदाहरण के लिए, सॉल्वेंट में घुलित ऑक्सीजन या पैरामैग्नेटिक मेटल आयन अशुद्धियों के साथ इलेक्ट्रॉन-परमाणु इंटरैक्शन के कारण छूट कमजोर एनओई संवर्द्धन के अवलोकन को रोक सकती है। अन्य विश्राम तंत्रों की उपस्थिति में देखा गया एनओई द्वारा दिया गया है


 * $$\eta_{I} = \frac {\sigma_{IS}} {\rho_{I}+\rho^{*}}$$

जहां ρ⋇ क्रॉस रिलैक्सेशन को शामिल नहीं करने वाले रिलैक्सेशन मैकेनिज्म से कुल रिलैक्सेशन दर में अतिरिक्त योगदान है। अत्यधिक संकुचन सीमा में द्विध्रुवीय विश्राम के लिए समान आदर्शित दो-स्पिन मॉडल का उपयोग करना:
 * $$\rho_{I} \propto \frac {\tau_{c}} {r^{6}}$$

दिखाना आसान है वह
 * $$\eta_{I}^{S} \propto \left( \frac {\tau_{c}} {\rho^{*}} \right)\frac {1}{r^{6}}$$

इस प्रकार, दो-स्पिन स्थिर-अवस्था एनओई केवल आंतरिक दूरी पर निर्भर करती है जब बाहरी विश्राम से योगदान होता है। बेल और सॉन्डर्स ने दिखाया कि सख्त मान्यताओं के बाद ρ⋇/tc अत्यधिक संकीर्ण सीमा में समान अणुओं के लिए लगभग स्थिर है। इसलिए, स्थिर-अवस्था के NOE मानों का अनुपात लेने से आंतरिक दूरी r के लिए सापेक्ष मान मिल सकते हैं। जबकि स्थिर अवस्था प्रयोग कई मामलों में उपयोगी होता है, यह केवल आपेक्षिक आंतरिक दूरियों के बारे में जानकारी प्रदान कर सकता है। दूसरी ओर, प्रारंभिक दर जिस पर NOE बढ़ती है, r के समानुपाती होती हैIS-6, जो 2D-NOESY जैसे क्षणिक प्रयोगों के माध्यम से संरचनात्मक जानकारी प्राप्त करने के लिए अन्य अधिक परिष्कृत विकल्प प्रदान करता है।

द्वि-आयामी एनएमआर
एनओई को मापने के लिए द्वि-आयामी एनएमआर का उपयोग करने की प्रेरणा अन्य 2-डी विधियों के समान है। प्रभावित प्रतिध्वनि को दो आयामों में फैलाकर अधिकतम रिज़ॉल्यूशन में सुधार किया जाता है, इसलिए अधिक चोटियों को हल किया जाता है, बड़े अणुओं को देखा जा सकता है और अधिक एनओई को एक ही माप में देखा जा सकता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि जब आणविक गति मध्यवर्ती या धीमी गति के शासन में होती है जब एनओई या तो शून्य या नकारात्मक होता है, तो स्थिर-अवस्था एनओई प्रयोग उन परिणामों को देने में विफल रहता है जो आंतरिक दूरी से संबंधित हो सकते हैं। न्यूक्लियर ओवरहॉजर इफेक्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी (NOESY) एक 2D NMR स्पेक्ट्रोस्कोपिक विधि है जिसका उपयोग क्रॉस-रिलैक्सेशन से गुजरने वाले न्यूक्लियर स्पिन की पहचान करने और उनकी क्रॉस-रिलैक्सेशन दरों को मापने के लिए किया जाता है। तब से 1H द्विध्रुव-द्विध्रुव कपलिंग समाधान में कार्बनिक अणुओं के लिए क्रॉस-रिलेक्सेशन का प्राथमिक साधन प्रदान करते हैं, क्रॉस-रिलैक्सेशन से गुजरने वाले स्पिन वे हैं जो अंतरिक्ष में एक दूसरे के करीब हैं। इसलिए, NOESY स्पेक्ट्रम की क्रॉस चोटियाँ इंगित करती हैं कि कौन से प्रोटॉन अंतरिक्ष में एक दूसरे के करीब हैं। इस संबंध में, NOESY प्रयोग COZY प्रयोग से भिन्न है जो स्पिन-स्पिन सहसंबंध प्रदान करने के लिए J-युग्मन पर निर्भर करता है, और जिसकी क्रॉस चोटियाँ इंगित करती हैं कि कौन सा 1H किसके निकट हैं 1H, अणु के रासायनिक बंधों के माध्यम से।

मूल NOESY अनुक्रम में तीन 90° स्पंद होते हैं। पहली नाड़ी अनुप्रस्थ स्पिन चुंबकीयकरण बनाती है। विकास के समय टी के दौरान स्पिन पूर्व1, जिसे 2डी प्रयोग के दौरान बढ़ाया जाता है। दूसरी नाड़ी नाड़ी दिशा में अनुप्रस्थ चुंबकीयकरण घटक ऑर्थोगोनल के बराबर अनुदैर्ध्य चुंबकीयकरण पैदा करती है। इस प्रकार, विचार मिश्रण अवधि τ के लिए प्रारंभिक स्थिति उत्पन्न करना हैm. एनओई मिश्रण समय के दौरान, क्रॉस-विश्राम के माध्यम से चुंबकीयकरण स्थानांतरण हो सकता है। बुनियादी NOESY प्रयोग के लिए, τm 2डी प्रयोग के दौरान स्थिर रखा जाता है, लेकिन इष्टतम क्रॉस-विश्राम दर और एनओई के निर्माण के लिए चुना जाता है। तीसरी नाड़ी शेष अनुदैर्ध्य चुंबकत्व से अनुप्रस्थ चुंबकत्व बनाती है। तीसरी पल्स के तुरंत बाद डेटा अधिग्रहण शुरू होता है और ट्रांसवर्स मैग्नेटाइजेशन को पल्स डिले टाइम टी के एक फंक्शन के रूप में देखा जाता है2. NOESY स्पेक्ट्रम t के संबंध में 2D फूरियर रूपांतरण द्वारा उत्पन्न होता है1 और टी2. मिश्रित समय में वृद्धि के साथ प्रयोगों की एक श्रृंखला की जाती है, और एनओई वृद्धि में वृद्धि का पालन किया जाता है। निकटतम प्रोटॉन एनओई की सबसे तेज़ बिल्ड-अप दर दिखाते हैं।

अंतर-प्रोटॉन दूरियों को क्रॉस पीक तीव्रता के विश्लेषण द्वारा स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट, अच्छी तरह से हल, उच्च सिग्नल-टू-शोर NOESY स्पेक्ट्रा से निर्धारित किया जा सकता है। इन्हें वॉल्यूम इंटीग्रेशन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है और इंटरप्रोटोन दूरी के अनुमानों में परिवर्तित किया जा सकता है। दो परमाणुओं के बीच की दूरी $$i$$ और $$j$$ क्रॉस-पीक वॉल्यूम से गणना की जा सकती है $$V$$ और एक स्केलिंग स्थिरांक $$c$$
 * $$ r_{\text{NOE}} = \left(\frac{c}{V_{ij}}\right)^{1/6}$$

कहाँ $$c$$ ज्ञात निश्चित दूरियों के मापन के आधार पर निर्धारित किया जा सकता है। स्पेक्ट्रम में ज्ञात दूरी और आयतन के आधार पर दूरियों की सीमा की सूचना दी जा सकती है, जो एक माध्य देता है $$c$$ और एक मानक विचलन $$c_{SD}$$NOESY स्पेक्ट्रम में कई क्षेत्रों का माप, कोई चोटियों को नहीं दिखाता है, अर्थात शोर $$V_{\rm err}$$, और एक माप त्रुटि $$m_v$$. पैरामीटर $$x$$ सेट किया गया है ताकि सभी ज्ञात दूरियां त्रुटि सीमा के भीतर हों। इससे पता चलता है कि NOESY वॉल्यूम की निचली रेंज दिखाई जा सकती है


 * $$ r_{\text{NOE lower}} = \left(\frac{c-xc_{SD}}{\frac{1}{m_v}V_{ij}+V_{\rm err}}\right)^{1/6}$$

और वह ऊपरी सीमा है


 * $$ r_{\text{NOE higher}} = \left(\frac{c+xc_{SD}}{\frac{1}{m_v}V_{ij}-V_{\rm err}}\right)^{1/6}$$

ऐसी निश्चित दूरियाँ अध्ययन की गई प्रणाली पर निर्भर करती हैं। उदाहरण के लिए, बंद न्यूक्लिक एसिड में कई परमाणु होते हैं जिनकी दूरी चीनी में बहुत कम भिन्न होती है, जो ग्लाइकोसिडिक मरोड़ कोणों के अनुमान की अनुमति देता है, जिससे NMR को LNA आणविक गतिकी भविष्यवाणियों को बेंचमार्क करने की अनुमति मिलती है। आरएनए में, हालांकि, शर्करा होती है जो अधिक रूपात्मक रूप से लचीली होती है, और निम्न और उच्च सीमा के व्यापक अनुमानों की आवश्यकता होती है। प्रोटीन संरचनात्मक लक्षण वर्णन में, एनओई का उपयोग इंट्रामोल्यूलर दूरी पर बाधाओं को बनाने के लिए किया जाता है। इस पद्धति में, प्रत्येक प्रोटॉन जोड़ी को अलगाव में माना जाता है और NOESY क्रॉस पीक तीव्रता की तुलना एक निश्चित दूरी के प्रोटॉन जोड़े से एक संदर्भ क्रॉस पीक के साथ की जाती है, जैसे कि जेमिनल मेथिलीन प्रोटॉन जोड़ी या एरोमैटिक रिंग प्रोटॉन। यह सरल दृष्टिकोण स्पिन प्रसार या गैर-समान सहसंबंध समय के प्रभावों के प्रति यथोचित रूप से असंवेदनशील है और आमतौर पर प्रोटीन की वैश्विक तह की परिभाषा को जन्म दे सकता है, बशर्ते पर्याप्त संख्या में एनओई की पहचान की गई हो। NOESY क्रॉस चोटियों को मजबूत, मध्यम या कमजोर के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है और क्रमशः 2.5, 3.5 और 5.0 Å की ऊपरी दूरी के संयम में अनुवादित किया जा सकता है। इस तरह की बाधाओं का उपयोग आणविक यांत्रिकी अनुकूलन में किया जा सकता है ताकि प्रोटीन के समाधान राज्य संरचना की एक तस्वीर प्रदान की जा सके। पूर्ण संरचना निर्धारण विभिन्न प्रकार के NMR प्रयोगों और अनुकूलन विधियों पर निर्भर करता है जो रासायनिक बदलाव और NOESY बाधाओं दोनों का उपयोग करते हैं।

कुछ प्रयोगात्मक तरीके
एनओई का शोषण करने वाली एक और द्वि-आयामी एनएमआर प्रयोगात्मक तकनीकों के कुछ उदाहरणों में शामिल हैं:


 * NOESY, न्यूक्लियर ओवरहॉज़र इफेक्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * HOESY, हेटेरोन्यूक्लियर ओवरहॉजर इफेक्ट स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * ROESY, घूर्णी फ्रेम परमाणु ओवरहॉज़र प्रभाव स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * TRNOE, स्थानांतरित परमाणु ओवरहॉज़र प्रभाव
 * DPFGSE-NOE, डबल स्पंदित फ़ील्ड ग्रेडिएंट स्पिन इको NOE प्रयोग

NOESY एक अणु में परमाणुओं के सापेक्ष अभिविन्यास का निर्धारण है, उदाहरण के लिए एक प्रोटीन या अन्य बड़े जैविक अणु, जो त्रि-आयामी संरचना का निर्माण करते हैं। HOESY विभिन्न तत्वों के परमाणुओं के बीच NOESY क्रॉस-सहसंबंध है। ROESY में मैग्नेटाइजेशन को स्पिन-लॉक करना शामिल है ताकि इसे शून्य पर जाने से रोका जा सके, अणुओं के लिए लागू किया जाता है जिसके लिए नियमित NOESY लागू नहीं होता है। टीआरएनओई एक ही समाधान में बातचीत करने वाले दो अलग-अलग अणुओं के बीच एनओई को मापता है, जैसे प्रोटीन के लिए बाध्यकारी लिगैंड में। DPFGSE-NOE प्रयोग में, एक क्षणिक प्रयोग जो मजबूत संकेतों के दमन की अनुमति देता है और इस प्रकार बहुत छोटे NOE का पता लगाता है।

परमाणु ओवरहॉज़र प्रभाव के उदाहरण
चित्र (शीर्ष) प्रदर्शित करता है कि कैसे परमाणु ओवरहाउसर प्रभाव स्पेक्ट्रोस्कोपी एक स्विच करने योग्य यौगिक की संरचना को स्पष्ट कर सकता है। इस उदाहरण में, {एच} के रूप में नामित प्रोटॉन स्विचेबल एज़ो यौगिक समूहों के आइसोमराइज़ेशन स्टेट (सीआईएस या ट्रांस) के आधार पर एनओई के दो अलग-अलग सेट दिखाता है। ट्रांस स्टेट प्रोटॉन में {एच} नीले रंग के एनओई दिखाने वाले फिनाइल समूह से बहुत दूर है; जबकि सीआईएस राज्य फिनाइल समूह के आसपास के क्षेत्र में प्रोटॉन {एच} रखता है जिसके परिणामस्वरूप नए एनओई (लाल रंग में) का उदय होता है।

एक और उदाहरण (नीचे) जहां आवेदन जहां एनओई अनुनादों को असाइन करने और कॉन्फ़िगरेशन निर्धारित करने के लिए उपयोगी है, पॉलीसेकेराइड है। उदाहरण के लिए, जटिल ग्लूकेन्स में अतिव्यापी संकेतों की भीड़ होती है, विशेष रूप से एक प्रोटॉन स्पेक्ट्रम में। इसलिए, संकेतों के असाइनमेंट के लिए NOESY सहित 2D NMR प्रयोगों का उपयोग करना लाभप्रद है। उदाहरण के लिए देखें, कार्बोहाइड्रेट की परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी # कार्बोहाइड्रेट के लिए विभिन्न एनएमआर तकनीकों का अनुप्रयोग।

यह भी देखें

 * डायनेमिक न्यूक्लियर पोलराइजेशन#द ओवरहॉजर इफेक्ट
 * चुंबकीयकरण
 * नाभिकीय चुबकीय अनुनाद
 * परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * प्रोटीन की परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी
 * प्रोटॉन परमाणु चुंबकीय अनुनाद
 * स्पिन ध्रुवीकरण
 * द्वि-आयामी परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी

बाहरी संबंध

 * Hans J. Reich: The Nuclear Overhauser Effect
 * Eugene E. Kwan: Lecture12: The Nuclear Overhauser Effect
 * Beat Vögeli: Nuclear Overhauser Effect in NMR Structure and Dynamics Analysis
 * Williams, Martin and Rovnyak Vol 2: R. R. Gil and A. Navarro-Vázquez: Chapter 1 Application of the Nuclear Overhauser Effect to the Structural Elucidation of Natural Products
 * James Keeler: 8 Relaxation
 * YouTube: James Keeler, Lecture 10, Relaxation II. 2013 Cambridge lecture on NOE
 * Arthur G. Palmer, III: Relaxation and Dynamic Processes