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, ${\displaystyle \eta }$, che esprime l'entità della variazione dell'assorbimento:

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

dove ${\displaystyle I_{A}^{0}}$ e ${\displaystyle I_{A}}$ 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

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

dove ${\displaystyle \gamma _{X}}$ e ${\displaystyle \gamma _{A}}$ 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.