Les principes de base de la Résonance Magnétique Nucléaire et les acteurs industriels présents sur cette technique

Thèmes abordés

Résonance magnétique nucléaire

Résumé du document

La Résonnance Magnétique Nucléaire (RMN) est une technique non destructive, extrêmement riche et puissante qui permet de sonder la matière à l'échelle nanométrique et d'extraire des informations structurales très locales sur les matériaux étudiés. Elle consiste à observer, dans un champ magnétique intense, la réponse de certains atomes à un champ ayant une radio fréquence. Le phénomène physique sur lequel repose la RMN a été étudié en 1945 par des groupes de physiciens dirigés par Purcell (Université de Harvard) et Bloch (Université de Stanford). Depuis cette date, la technique a connu un développement spectaculaire dans différents domaines. Elle s'applique à des domaines aussi variés que la chimie organique, les polymères, les matériaux inorganiques ou hybrides et les échantillons biologiques. La RMN apporte des renseignements extrêmement intéressants sur la structure des molécules aussi bien en phase liquide qu'en phase solide. A l'heure actuelle, la technique reste en plein développement, en particulier pour l'étude des solides où la spectroscopie « haute résolution » se fait maintenant en routine sur de nombreux noyaux. Des développements récents permettent d'obtenir en solide des spectres de corrélation multidimensionnels et d'observer les couplages scalaires dans toutes sortes de matériaux.

Extraits

[...] Illustration Images obtenues par IRM Pour la petite histoire, le nom complet est imagerie par résonance magnétique nucléaire, alors que dans les centres médicaux, on omet souvent le nucléaire. Cette omission est surtout là pour ne pas effrayer les patients IV/ Evolution de la RMN La RMN présente en effet l'avantage de permettre d'étudier les structures moléculaires en solution, sans qu'il soit nécessaire d'opérer une cristallisation préalable Compte tenu des difficultés de la cristallisation des protéines, il s'agit d'un avantage évident pour les sciences du vivant. [...]

[...] Elle consiste à observer, dans un champ magnétique intense, la réponse de certains atomes à un champ ayant une radio fréquence. Le phénomène physique sur lequel repose la RMN a été étudié en 1945 par des groupes de physiciens dirigés par Purcell (Université de Harvard) et Bloch (Université de Stanford). Depuis cette date, la technique a connu un développement spectaculaire dans différents domaines. Elle s'applique à des domaines aussi variés que la chimie organique, les polymères, les matériaux inorganiques ou hybrides et les échantillons biologiques. [...]

[...] Dans la plupart des techniques d'IRM, on mesure le spectre 1H de l'eau de divers tissus (le 31P est aussi employé) pour créer des images. Toutefois, l'aimant doit être très gros : son diamètre intérieur doit être d'au moins 25 cm pour que la tête d'un humain puisse y être logée, voire même l'organisme entier ! Heureusement, le champ magnétique n'a pas besoin d'être uniforme comme c'est le cas lorsqu'on détermine la structure à l'aide de la RMN à haute résolution, si bien qu'il est concevable de construire de tels aimants. La présence d'un gradient de champ plutôt que d'un champ uniforme est cruciale. [...]

[...] Déplacement chimique Tous les protons d'une molécule ne résonnent pas à la même fréquence. En effet, les électrons de liaisons et des atomes créent un champ magnétique induit qui modifie légèrement le champ magnétique appliqué à un proton donné. Donc, suivant l'environnement électronique, on obtient plusieurs signaux correspondant à certains types de protons. Les signaux sont détectés sur un spectre de RMN du proton par rapport à une référence interne dissoute dans la solution de l'échantillon. La référence la plus utilisée est le tétraméthylsilane (TMS) qui possède 12 protons équivalents. [...]

[...] Exemple On considère une molécule de formule brute C2H6O dont le spectre et son interprétation sont les suivantes : Illustration Spectre RMN de l'éthanol Cette molécule est donc l'éthanol qui a pour formule développée : 18 L'IRM : la RMN en imagerie médicale et biophysique L'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une technique utilisée sur des patients en milieu hospitalier depuis le milieu des années 1980. Elle permet d'obtenir des images de l'intérieur de parties corporelles entières et offre plusieurs avantages par rapport aux rayons X. D'une part, elle est beaucoup moins dangereuse puisqu'elle n'endommage pas les tissus par les radiations. D'autre part, elle donne des images claires des tissus mous, ce qui est très difficile avec les rayons X. [...]