Giấc mơ tham dự WC của NMRHanoi

Nhân vừa xem xong WC 2018 lại đúng vào dịp Viện Hóa học đang trình dự án xin mua máy NMR 600MHz, NMRHanoi xin cập nhật thông tin về cuộc đua tần số trong lĩnh vực phổ kế NMR. Có cái gì đó nhang nhác như chuyện WoldCub đối với Việt Nam trong việc này.

1. Vì sao tăng tần số và tăng đến bao nhiêu ? 

Có 3 nguyên tắc chính liên quan tới việc tăng từ trường (cũng tức là tăng tần số) của phổ kế NMR: 

Nguyên tắc 1: Tăng từ trường/tần số của phổ kế NMR sẽ làm tăng các đặc trưng và tính năng cơ bản của phổ kế (độ nhạy, độ phân giải, ...), do đó tăng chất lượng phổ NMR. Điều này cũng gần giống như tăng dung tích xy lanh xe máy, ví dụ từ 50cc lên xe máy 150cc. Nguyên tắc vật lý này đã được phân tích và diễn giải trong nhiều trang của NMRHanoi.

Nguyên tắc 2: Với một công nghệ nhất định, từ trường ổn định với độ đồng nhất cao chỉ có thể đạt tới một ngưỡng nhất định về độ lớn. Giai đoạn những năm 60-70 thế kỷ trước, với công nghệ nam châm điện truyền thống, cường độ từ trường chỉ có thể đạt 3-4 T (Tesla), ứng với tần số NMR là 60-100MHz. Sang những năm 80 của thế kỷ trước, với sự ra đời của công nghệ nam châm siêu dẫn - một bước nhảy vọt về công nghệ nam châm, cường độ từ trường cho NMR đã có thể lên tới 23-24T, ứng với tần số NMR trên dưới 1.000 MHz (1GHz). 

Nguyên tắc 3: Giá thiết bị NMR tăng theo độ lớn từ trường (hay tần số) phổ kế NMR, nhưng không phải là tăng tuyến tính mà là gần như tăng theo cấp số nhân. Ví dụ, nếu giá máy NMR 500MHz là 600.000$ thì máy có tần số gấp đôi (1.000 MHz) sẽ có giá khoảng 12.000.000$, gấp cỡ 20 lần chứ không phải là gấp đôi. 

2. Thế giới:

Cuộc chạy đua về thiết bị NMR nói chung, về tần số thiết bị NMR nói riêng vốn có rất ít người đua, nay chỉ còn có 2 "vận động viên" tranh ngôi là Bruker (Đức - Thụy Sỹ) và JEOL (Nhật Bản). 

Giấc mơ NMR 1.000 MHz được nhắc đến trong một thời gian dài, sau khi có công nghệ nam châm siêu dẫn cho NMR. Đến đầu năm 2015, hãng Bruker cho xuất xưởng 02 máy NMR 1.000 MHz (1 GHz), lắp đặt tại Lyon (Pháp) và Bayreuth (Đức). Ngay trong cùng năm, hãng JEOL đã cho công bố hình ảnh hệ thiết bị NMR 1.020MHz thử nghiệm (xem #2 Kể chuyện NMR"). Không lâu sau đó, hãng Bruker đã cho công bố danh sách 07 khách hàng đã đặt hàng thiết bị NMR 1.200 MHz (từ trường 28,2T), theo kế hoạch sẽ được lắp đặt trong giai đoạn 2018 đến 2020, tại các nơi (xếp theo thứ tự chữ cái): Florence (Ý), Frankfurt (Đức), Gottingen (Đức), Julich (Đức), Lille (Pháp), Munich (Đức) và Utrecht (Hà Lan). 

Hiện tại chưa thể nói các công bố trên chỉ là "đòn gió" hay sẽ là thực tế, vì ở vùng ngưỡng cao ngất ngưởng này, vượt qua nguyên tắc 2 nêu ở phần trên về ngưỡng độ lớn từ trường là không phải dễ. 

Phổ kế dạng thử nghiệm (prototype), tần số 1.020MHz của hãng JEOL
Nom đồ sộ như một con tàu vũ trụ nằm trên bệ phóng.

Phổ kế  dạng thử nghiệm (prototype) tần số 1.200MHz của hãng Bruker

2. Việt Nam

Thiết bị NMR đầu tiên ở Việt Nam (1979-1989) có tần số NMR chỉ là 60MHz (Viện Hóa học). Đến những năm 1992-2000 tần số máy NMR tại Việt Nam được nâng lên 200MHz (Trung tâm phân tích Tp HCM). Từ năm 2001 đến nay ở Hà Nội và Tp HCM có 01 máy NMR 400MHz và 04 máy NMR 500MHz (từ trường 11,7T).

Hy vọng đến năm 2020, chúng ta sẽ có thiết bị NMR 600MHz. Nếu so sánh với giấc mơ năm 2030 con cháu Lạc Hồng lọt vào vòng chung kết Wold Cub thì hy vọng NMR 600MHz ở Hà Nội vào năm 2020 có vẻ khả thi hơn nhiều.

Hà Nội, 17/7/2018