b'\n_START_ARTICLE_\nEspectroscopia de resonancia magn\xc3\xa9tica nuclear\n_START_PARAGRAPH_\nLa espectroscop\xc3\xada de resonancia magn\xc3\xa9tica nuclear (RMN) es una t\xc3\xa9cnica empleada principalmente en la elucidaci\xc3\xb3n de estructuras moleculares, aunque tambi\xc3\xa9n se puede emplear con fines cuantitativos y en estudios cin\xc3\xa9ticos y termodin\xc3\xa1micos._NEWLINE_Algunos n\xc3\xbacleos at\xc3\xb3micos sometidos a un campo magn\xc3\xa9tico externo absorben radiaci\xc3\xb3n electromagn\xc3\xa9tica en la regi\xc3\xb3n de las frecuencias de radio o radiofrecuencias. Como la frecuencia exacta de esta absorci\xc3\xb3n depende del entorno de estos n\xc3\xbacleos, se puede emplear para determinar la estructura de la mol\xc3\xa9cula en donde se encuentran estos._NEWLINE_Para que se pueda emplear la t\xc3\xa9cnica los n\xc3\xbacleos deben tener un momento magn\xc3\xa9tico distinto de cero. Esta condici\xc3\xb3n no la cumplen los n\xc3\xbacleos con n\xc3\xbamero m\xc3\xa1sico y n\xc3\xbamero at\xc3\xb3mico par (como el \xc2\xb9\xc2\xb2C, \xc2\xb9\xe2\x81\xb6O, \xc2\xb3\xc2\xb2S). Los n\xc3\xbacleos m\xc3\xa1s importantes en qu\xc3\xadmica org\xc3\xa1nica son: \xc2\xb9H, \xc2\xb9\xc2\xb3C, \xc2\xb3\xc2\xb9P, \xc2\xb9\xe2\x81\xb9F y \xc2\xb9\xe2\x81\xb5N. Otros n\xc3\xbacleos importantes: \xe2\x81\xb7Li, \xc2\xb9\xc2\xb9B, \xc2\xb2\xe2\x81\xb7Al, \xc2\xb2\xe2\x81\xb9Si, \xe2\x81\xb7\xe2\x81\xb7Se, \xc2\xb9\xc2\xb9\xe2\x81\xb7Sn, \xc2\xb9\xe2\x81\xb9\xe2\x81\xb5Pt, \xc2\xb9\xe2\x81\xb9\xe2\x81\xb9Hg, \xc2\xb2\xe2\x81\xb0\xc2\xb3Tl, \xc2\xb2\xe2\x81\xb0\xe2\x81\xb5Tl, \xc2\xb2\xe2\x81\xb0\xe2\x81\xb7Pb_NEWLINE_Se prefieren los n\xc3\xbacleos de n\xc3\xbamero cu\xc3\xa1ntico de esp\xc3\xadn nuclear igual a 1/2, ya que carecen de un momento cuadrupolar el\xc3\xa9ctrico que produce un ensanchamiento de las se\xc3\xb1ales de RMN. Tambi\xc3\xa9n es mejor que el is\xc3\xb3topo sea abundante en la naturaleza, ya que la intensidad de la se\xc3\xb1al depender\xc3\xa1 de la concentraci\xc3\xb3n de esos n\xc3\xbacleos activos. Por eso, uno de los m\xc3\xa1s \xc3\xbatiles en la elucidaci\xc3\xb3n de estructuras es el \xc2\xb9H, dando lugar a la espectroscopia de resonancia magn\xc3\xa9tica nuclear de prot\xc3\xb3n. Tambi\xc3\xa9n es importante en qu\xc3\xadmica org\xc3\xa1nica el \xc2\xb9\xc2\xb3C, aunque se trata de un n\xc3\xbacleo poco abundante y poco sensible._NEWLINE_La t\xc3\xa9cnica se ha empleado en qu\xc3\xadmica org\xc3\xa1nica, qu\xc3\xadmica inorg\xc3\xa1nica y bioqu\xc3\xadmica. La misma tecnolog\xc3\xada tambi\xc3\xa9n ha terminado por extenderse a otros campos, por ejemplo en medicina, en donde se obtienen im\xc3\xa1genes por resonancia magn\xc3\xa9tica.\n_START_SECTION_\nHistoria\n_START_PARAGRAPH_\nLa primera detecci\xc3\xb3n de Resonancia Magn\xc3\xa9tica Nuclear debida a la formaci\xc3\xb3n de una diferencia en las energ\xc3\xadas de ciertos n\xc3\xbacleos en presencia de un campo magn\xc3\xa9tico fue reportada independientemente por el grupo de Felix Bloch de la Stanford University (para el agua l\xc3\xadquida) y el grupo de Edward Mills Purcell en la Harvard University (para la cera de parafina) en 1946. Purcell y Bloch compartieron en 1952 el Premio Nobel de F\xc3\xadsica por estos descubrimientos.\xe2\x80\x8bLa aplicaci\xc3\xb3n qu\xc3\xadmica de la RMN fue descubierta a principios de los cincuenta, al observarse que la frecuencia de resonancia de un n\xc3\xbacleo depend\xc3\xada fuertemente de su entorno qu\xc3\xadmico (chemical shift). A partir de los a\xc3\xb1os setenta, el desarrollo de nuevas t\xc3\xa9cnicas y mayores campos magn\xc3\xa9ticos (que incrementan tanto la sensibilidad como la resoluci\xc3\xb3n de las se\xc3\xb1ales) permitieron estudiar mol\xc3\xa9culas cada vez m\xc3\xa1s grandes. El advenimiento de la RMN multidimensional y el uso del marcaje \xc2\xb9\xc2\xb3C y \xc2\xb9\xe2\x81\xb5N marc\xc3\xb3 el inicio de la RMN biol\xc3\xb3gica.\n_START_SECTION_\nEspectroscopia de RMN con onda continua (CW: Continuous Wave)\n_START_PARAGRAPH_\nDesde sus comienzos hasta finales de los 60, la espectroscopia de RMN utiliz\xc3\xb3 una t\xc3\xa9cnica conocida como espectroscopia de onda continua (CW). La manera de registrar un espectro de RMN en el modo de CW era, bien mantener constante el campo magn\xc3\xa9tico e ir haciendo un barrido de frecuencias con un campo oscilante, o bien, lo que era usado m\xc3\xa1s a menudo, se manten\xc3\xada constante la frecuencia del campo oscilante, y se iba variando la intensidad del campo magn\xc3\xa9tico para encontrar las transiciones (picos del espectro). En la RMN de CW las se\xc3\xb1ales del espectro se registran como se\xc3\xb1ales en resonancia._NEWLINE_La espectroscopia CW est\xc3\xa1 limitada por su baja sensibilidad, ya que cada se\xc3\xb1al se registra una sola vez por cada barrido y la t\xc3\xa9cnica de resonancia magn\xc3\xa9tica nuclear ya es de por s\xc3\xad no demasiado sensible; esto quiere decir que la t\xc3\xa9cnica sufre de una baja relaci\xc3\xb3n se\xc3\xb1al-ruido. Afortunadamente, en RMN es posible mejorar la relaci\xc3\xb3n se\xc3\xb1al-ruido mediante el promediado de se\xc3\xb1al. El promediado de se\xc3\xb1al consiste en repetir la adquisici\xc3\xb3n del experimento e ir sumando los espectros que se obtienen. De esta manera, las zonas del espectro en que existen se\xc3\xb1ales se suman de manera constructiva, mientras que, por su parte, las zonas en que hay ruido, por su car\xc3\xa1cter aleatorio, se acumula m\xc3\xa1s lentamente que la se\xc3\xb1al. Mediante el promediado de se\xc3\xb1al se incrementa la relaci\xc3\xb3n se\xc3\xb1al-ruido en un valor que es la ra\xc3\xadz cuadrada del n\xc3\xbamero de espectros que se han acumulado. Esta relaci\xc3\xb3n se cumple con espectros de RMN en los que intervienen un solo tipo de n\xc3\xbacleos, por ejemplo, s\xc3\xb3lo \xc2\xb9H, \xc2\xb9\xc2\xb3C, etc., tambi\xc3\xa9n llamados espectros homonucleares.\n_START_SECTION_\nEspectroscopia de RMN de pulsos y transformada de Fourier\n_START_PARAGRAPH_\nLa t\xc3\xa9cnica de RMN con transformada de Fourier (FT-NMR) es la que se utiliza en los espectr\xc3\xb3metros actuales. Uno de los pioneros en este campo es Richard R. Ernst, que la desarroll\xc3\xb3 a partir del a\xc3\xb1o 1966 y por la que fue galardonado con el Premio Nobel de Qu\xc3\xadmica en 1991._NEWLINE_FT-NMR permite disminuir dr\xc3\xa1sticamente el tiempo que requiere adquirir una acumulaci\xc3\xb3n (scan) del espectro completo de RMN. En vez de realizar un barrido lento de la frecuencia, una en cada instante, esta t\xc3\xa9cnica explora simult\xc3\xa1nea e instant\xc3\xa1neamente todo un rango de frecuencias. Dos desarrollos t\xc3\xa9cnicos fueron fundamentales para poder hacer realidad la t\xc3\xa9cnica FT-NMR: ordenadores capaces de llevar a cabo las operaciones matem\xc3\xa1ticas necesarias para pasar desde el dominio de tiempo al de la frecuencia, es decir, para obtener el espectro; y el conocimiento sobre c\xc3\xb3mo poder excitar simult\xc3\xa1neamente todo un rango de frecuencias._NEWLINE_La FT-NMR funciona con la muestra (espines nucleares) sometida a un campo magn\xc3\xa9tico externo constante. Se irradia la muestra con un pulso electromagn\xc3\xa9tico de muy corta duraci\xc3\xb3n en la regi\xc3\xb3n de las radiofrecuencias. La forma que suele usarse para este pulso es rectangular, es decir, la intensidad de la radiofrecuencia oscila entre un m\xc3\xa1ximo y un m\xc3\xadnimo que es constante mientras dura el pulso. Un pulso de corta duraci\xc3\xb3n tiene una cierta incertidumbre en la frecuencia (principio de indeterminaci\xc3\xb3n de Heisenberg). La descomposici\xc3\xb3n de fourier de una onda rectangular contiene contribuciones de una de todas las frecuencias. El pulso que se genera es por tanto policrom\xc3\xa1tico y cuanto m\xc3\xa1s corto sea, es capaz de excitar un mayor rango de frecuencias. _NEWLINE_La aplicaci\xc3\xb3n de un pulso policrom\xc3\xa1tico en una regi\xc3\xb3n estrecha de la banda de radiofrecuencias (MHz) afecta a aquellos espines nucleares que resuenen en esa regi\xc3\xb3n. Un pulso policrom\xc3\xa1tico con una anchura en frecuencia de unos pocos kHz puede llegar a excitar sim\xc3\xbaltaneamente s\xc3\xb3lo a los espines nucleares de un mismo tipo de n\xc3\xbacleo at\xc3\xb3mico dentro de una mol\xc3\xa9cula, por ejemplo, todos los n\xc3\xbacleos de hidr\xc3\xb3geno (\xc2\xb9H). Antes del pulso el vector de polarizaci\xc3\xb3n neta de cada uno de los espines nucleares se encuentra en situaci\xc3\xb3n de equilibrio alineado en la direcci\xc3\xb3n del campo magn\xc3\xa9tico. Durante el tiempo que se aplica el pulso, el pulso introduce un segundo campo magn\xc3\xa9tico en una direcci\xc3\xb3n perpendicular al campo principal del im\xc3\xa1n y el vector polarizaci\xc3\xb3n realiza un determinado movimiento de precesi\xc3\xb3n. Tras cesar el pulso, el vector polarizaci\xc3\xb3n de todos los espines afectados puede formar un cierto \xc3\xa1ngulo con el eje del campo magn\xc3\xa9tico principal. En este momento, los espines, comport\xc3\xa1ndose como peque\xc3\xb1os imanes polarizados, comienzan a precesionar con su frecuencia caracter\xc3\xadstica en torno al campo magn\xc3\xa9tico externo, induciendo una peque\xc3\xb1a corriente oscilante de RF en una bobina receptora situada en las inmediaciones de la muestra. A medida que los n\xc3\xbacleos van regresando poco a poco a la situaci\xc3\xb3n inicial de equilibrio alineados con en el campo magn\xc3\xa9tico principal, la se\xc3\xb1al detectada va disminuyendo de intensidad hasta hacerse cero. Esta ca\xc3\xadda de la se\xc3\xb1al se conoce como ca\xc3\xadda libre de la inducci\xc3\xb3n (Free Induction Decay) (FID) y da lugar al espectro de RMN. _NEWLINE_ _NEWLINE_La FID es una onda que contiene todas las se\xc3\xb1ales del espectro en una forma que es dependiente del tiempo. Esta onda puede convertirse en un espectro de se\xc3\xb1ales en funci\xc3\xb3n de su frecuencia. Para ello se utiliza una funci\xc3\xb3n matem\xc3\xa1tica conocida como transformada de Fourier. El resultado es lo que se conoce como un espectro de RMN (espectro de frecuencias).\n_START_SECTION_\nS\xc3\xb3lidos\n_START_PARAGRAPH_\nLa RMN en disoluci\xc3\xb3n es complementaria de la cristalograf\xc3\xada de rayos X ya que la primera permite estudiar la estructura tridimensional de las mol\xc3\xa9culas en fase l\xc3\xadquida o disuelta en un cristal l\xc3\xadquido, mientras que la cristalograf\xc3\xada de rayos-X, como su nombre indica, estudia las mol\xc3\xa9culas en fase s\xc3\xb3lida. _NEWLINE_La RMN puede utilizarse tambi\xc3\xa9n para el estudio de muestras en estado s\xc3\xb3lido. Si bien en su estado actual queda lejos de poder proporcionar con buen detalle la estructura tridimensional de una biomol\xc3\xa9cula._NEWLINE_En el estado s\xc3\xb3lido las mol\xc3\xa9culas est\xc3\xa1n est\xc3\xa1ticas y no existe, como ocurre con las mol\xc3\xa9culas en disoluci\xc3\xb3n, un promediado de la se\xc3\xb1al de RMN por el efecto de la rotaci\xc3\xb3n t\xc3\xa9rmica de la mol\xc3\xa9cula respecto a la direcci\xc3\xb3n del campo magn\xc3\xa9tico. Las mol\xc3\xa9culas de un s\xc3\xb3lido est\xc3\xa1n pr\xc3\xa1cticamente inm\xc3\xb3viles, y cada una de ellas experimenta un entorno electr\xc3\xb3nico ligeramente diferente, dando lugar a una se\xc3\xb1al diferente. Esta variaci\xc3\xb3n del entorno electr\xc3\xb3nico disminuye la resoluci\xc3\xb3n de las se\xc3\xb1ales y dificulta su interpretaci\xc3\xb3n. Raymond Andrew fue uno de los pioneros en el desarrollo de m\xc3\xa9todos de alta resoluci\xc3\xb3n para resonancia magn\xc3\xa9tica nuclear en estado s\xc3\xb3lido. \xc3\x89l fue quien introdujo la t\xc3\xa9cnica de la rotaci\xc3\xb3n en el \xc3\xa1ngulo m\xc3\xa1gico Magic Angle Spinning (MAS) que permiti\xc3\xb3 incrementar la resoluci\xc3\xb3n de los espectros de s\xc3\xb3lidos varios \xc3\xb3rdenes de magnitud. En MAS, las interacciones se promedian rotando la muestra a una velocidad de varios kilohertzios._NEWLINE_Alex Pines en colaboraci\xc3\xb3n con John Waugh revolucionaron tambi\xc3\xa9n la RMN de s\xc3\xb3lidos introduciendo la t\xc3\xa9cnica de la polarizaci\xc3\xb3n cruzada (CP) que consigue incrementar la sensibilidad de n\xc3\xbacleos poco abundantes gracias a la transferencia de polarizaci\xc3\xb3n de los protones a los n\xc3\xbacleos m\xc3\xa1s insensibles cercanos, generalmente \xc2\xb9\xc2\xb3C, \xc2\xb9\xe2\x81\xb5N o \xc2\xb2\xe2\x81\xb9Si._NEWLINE_A caballo entre la RMN en disoluci\xc3\xb3n y en fase s\xc3\xb3lida, se encuentra la t\xc3\xa9cnica de HR-MAS (High Resolution with Magic Angle Spinning), cuya aplicaci\xc3\xb3n fundamental es el an\xc3\xa1lisis de geles y materiales semis\xc3\xb3lidos. El fundamento del HR-MAS es hacer girar la muestra, al \xc3\xa1ngulo m\xc3\xa1gico, a una velocidad muy superior que en s\xc3\xb3lidos habituales. El efecto conseguido son espectros mono y bidimensionales de gran calidad, pr\xc3\xb3xima a la RMN en disoluci\xc3\xb3n. La principal aplicaci\xc3\xb3n de esta t\xc3\xa9cnica es el an\xc3\xa1lisis de matrices biol\xc3\xb3gicas y polim\xc3\xa9ricas, como resinas para s\xc3\xadntesis en fase s\xc3\xb3lida solvatadas.\n_START_SECTION_\nSensibilidad\n_START_PARAGRAPH_\nDebido a que la intensidad de la se\xc3\xb1al de RMN, y por tanto, tambi\xc3\xa9n la sensibilidad de la t\xc3\xa9cnica depende de la fortaleza del campo magn\xc3\xa9tico, desde los inicios de la RMN ha existido gran inter\xc3\xa9s por el desarrollo de imanes m\xc3\xa1s potentes. En la actualidad los imanes comerciales m\xc3\xa1s potentes est\xc3\xa1n en torno a los 22.31 T, o 950 MHz frecuencia de resonancia de 1H. Los avances en la tecnolog\xc3\xada audio-visual e inform\xc3\xa1tica tambi\xc3\xa9n han mejorado los aspectos de generaci\xc3\xb3n de pulsos y la recepci\xc3\xb3n de se\xc3\xb1al y el procesado de la informaci\xc3\xb3n._NEWLINE_La sensibilidad de las se\xc3\xb1ales tambi\xc3\xa9n depende de la presencia de n\xc3\xbacleos magn\xc3\xa9ticamente-susceptibles a la RMN y, por tanto, de la abundancia natural de tales n\xc3\xbacleos. Para el caso de biomol\xc3\xa9culas los n\xc3\xbacleos m\xc3\xa1s abundantes y magn\xc3\xa9ticamente susceptibles son los is\xc3\xb3topos de hidr\xc3\xb3geno \xc2\xb9H y f\xc3\xb3sforo \xc2\xb3\xc2\xb9P. Por el contrario, n\xc3\xbacleos como carbono y nitr\xc3\xb3geno tienen is\xc3\xb3topos \xc3\xbatiles a la RMN, \xc2\xb9\xc2\xb3C y \xc2\xb9\xe2\x81\xb5N, respectivamente, pero se presentan en baja abundancia natural. Para hacer frente a esta dificultad existe la posibilidad de enriquecer las mol\xc3\xa9culas de la muestra con estos is\xc3\xb3topos (ej. sustituci\xc3\xb3n de \xc2\xb9\xc2\xb2C por \xc2\xb9\xc2\xb3C y/o de \xc2\xb9\xe2\x81\xb4N por \xc2\xb9\xe2\x81\xb5N) para poder estudiarlos por RMN con la suficiente sensibilidad. Se trata de is\xc3\xb3topos perfectamente estables que no producen m\xc3\xa1s que una peque\xc3\xb1a variaci\xc3\xb3n en la masa molecular de la mol\xc3\xa9cula, sin afectar para nada a otras propiedades estructurales o qu\xc3\xadmicas de la muestra.'