Универсальный справочник 27 страница

Кроме напряжённости постоянного (поляризующего) магнитного поля /У₀ важное значение имеет напряжённость переменного электромагнитного поля Н_и направление вектора магнитного компонента этого поля по отношению к направлению поляризующего магнитного поля, и степень его поляризации. Видите, в какой сложной зависимости от внешней среды находятся удивительно миниатюрные магнитики - ядра и электроны, составляющие атомы, молекулы, т.е. основу всей материи, какая чувствительная, должно быть, система - живой организм. Вопросы в том, каким образом природа использует магнитные свойства этих систем, насколько существенным может быть участие магнитоактивных изотопов во взаимодействии электромагнитного излучения с объектами живой материи и каков механизм этого взаимодействия? На эти вопросы удовлетворительного ответа нет. Всё дело в том, что с точки зрения энергетического подхода это влияние пренебрежимо мало.

Иной подход состоит в том, что энергетически слабые сигналы особым образом влияют на процессы в живой материи за счётлгагли-тоспиновых эффектов, когерентного действия ансамбля спинов...

Спин-селективные химические реакции

Химическая реакция - это физический процесс перегруппировки атомов и перестройки электронных оболочек реагирующих частиц, в результате которого образуются новые частицы - продукты реакции. Традиционный способ управления химическими реакциями - накачка энергии в реагирующие частицы либо на внешние степени свободы (простое нагревание), либо на внутренние (фотолиз, радиолиз, плазма, ИК-лазерохимия и др.). В руководствах (справочниках) по химии, изданных ещё в 80-е годы прошлого столетия, так и написано, что предпосылками протекания любой химической реакции являются: 1) наличие частиц исходных веществ; 2) движение частиц; 3) наличие минимального запаса энергии у реагирующих веществ.

Однако, как оказалось, есть ещё одно физическое свойство, которое имеет существенное значение для химии, - угловой момент (спин) электронов и ядер реагентов. Фундаментальный принцип, который управляет химическими реакциями, состоит в том, что спины (и их проекции) остаются неизменными в элементарных химических событиях. Сохранение полного спина приводит к важному следствию: химические реакции спин-селективны. Они разрешены только для таких спиновых состояний продуктов, полный спин которых идентичен спину реагентов, и строго запрещены, если для их существования требуется изменение спина. Например, при встрече двух радикалов (молекулярная композиция, содержащая неспаренный электрон) образуется радикальная пара либо в сиш летном, либо в триплетном состоянии, но рекомбинация этих радикалов в молекулу происходит лишь из синг-летной пары, реакция в триплетной паре строго запрещена по спину. Принцип спиновой селективности, таким образом, состоит в том, что реакции разрешены только для определённых спиновых состояний; химически идентичные, но различающиеся спином интерме-диаты - предшественники продукта реакции - обладают различной, зависящей от спина химической реакционной способностью. Единственные взаимодействия, способные изменить спин предреакционных интермедиатов и преобразовать нереакционные, запрещённые по спину состояния, в реакционные, разрешённые по спину, - это магнитные взаимодействия. Их вклад в общую энергию ничтожен, однако они контролируют поведение спина в химических частицах, модифицируют их химическую реакционную способность и определяют новый, магнитный сценарий химических реакций. В случае радикальной пары, нереакционные триплетиые пары могут быть преобразованы в реакционные синглетные пары (триплет-сииглетная конверсия) либо за счёт нативных, собственных магнитных взаимодействий, присущих самой реакции, либо под воздействием внешних радиочастотных или микроволновых полей. Магнитные взаимодействия спинов с внешними и внутренними (ядерными) магнитными полями, ничтожными по энергии, оказывают сильное влияние на химические реакции, изменяя спин реагирующих частиц и снимая спиновые запреты. Эти эффекты имеют кинетическое происхождение. Следует подчеркнуть, что магнитные взаимодействия не влияют на саму химическую реакцию, т.е. они не воздействуют на движение химически реагирующей атомной системы по поверхности потенциальной энергии. Реально эти взаимодействия приводят к следующему: они переключают реакцию со спин-запрещенных каналов на спин-разрешённые, регулируя спиновое поведение реагентов и заменяя нереакционные каналы реакционными (или наоборот). Это касается как магнитных взаимодействий, присущих самой реакции (зеемановское, фермиевское, дипольное, спин-орбитальное), так и внешних электромагнитных полей и их воздействия на спин-содержащие предшественники реакции (в частности, радикальные пары).

Эмпирический поиск эффектов воздействия магнитного поля на химические процессы имеет давнюю историю, почти столетие. Ничтожность значений (величин) магнитной энергии, концентрируемой на частицах, по сравнению с химической ставила в тупик исследователей. И лишь с открытием спиновых явлений внимание к проблеме магнитного поля в химических реакциях значительно возросло.

Одним из замечательных магнитоспиновых эффектов, обнаруженных вслед за открытием эффекта магнитного поля в фотохимических и фотофизических процессах в молекулярных твёрдых телах, является химически индуцированная поляризация ядер. Скорость триплет-синглетной конверсии радикальных пар зависит от магнитного момента ядер и константы СТВ, но величина её определяется полной энергией электрон-ядерного взаимодействия, которая зависит от проекции ядерного спина. По этой причине радикальные пары, различающиеся ориентацией ядер, отличаются также и скоростью триплет-синглетной конверсии. Отсюда следует, что химические взаимодействия радикалов в паре сортируют по разным молекулам не только магнитные и немагнитные ядра (как в магнитном изотопном эффекте), но и производят сортировку магнитных ядер по их ориентации: ядра с одной ориентацией реакция отправляет в одни продукты, ядра с противоположной ориентацией - в другие. В результате молекулы одного сорта имеют ядерную поляризацию одного знака, молекулы другого сорта - другого знака. Так создаётся химически индуцированная поляризация ядер в сильных (порядка единиц Тесла) магнитных полях.

При отрицательной поляризации ядер инверсная заселённость ядерных зеемановских уровней соответствует запасанию в зееманов-ском ядерном резервуаре молекул - продуктов химической реакции -значительной энергии. Если эта энергия превосходит порог генерации, то возникает когерентная прецессия отрицательно поляризованных ядерных спинов, обеспечивающая поперечный компонент ядерной намагниченности. В этих условиях появляется самопроизвольная радиочастотная генерация продуктов химической реакции, т.е. генерация переменного тока с частотой, равной частоте прецессии ядерных спинов. Таким образом, химическая реакция ведёт себя как молекулярный квантовый генератор радиочастотного диапазона - химический мазер.

Экспериментально это свойство было обнаружено в 1978 году³ в фотохимической реакции порфирина с хиноном; эмиттером служили молекулы хинона, в которых создавалась огромная отрицательная поляризация протонов за счёт химической реакции обратимого переноса электрона между партнёрами реакции - молекулами порфирина и хинона.

Взаимодействие между химическими частицами - носителями спина (в частности, между радикалами) - будучи селективными по электронному спину, неизбежно является селективным и по ядерному спину. Так обе спиновые подсистемы (электронная и ядерная) взаимодействуют через фермиевское сверхтонкое взаимодействие (СТВ). Ядерная спиновая система воздействует на магнитное поведение электронной спиновой системы и в конечном счёте на химическую реакционную способность. Ядерно-спиновая селективность химических реакций приводит к различию в скоростях реакций радикалов, содержащих магнитные и немагнитные ядра. Это явление назвали магнитным изотопным эффектом (МИЭ) - эффектом фундаментальной важности, в том числе в молекулярной биологии.

Спиновая триплет-синглетная конверсия, индуцируемая СТВ, имеет место в магнитных полях в интервале (1-150) 10 ⁴Тл; следовательно, даже такие слабые магнитные поля достаточны, чтобы развязать электрон-ядерные спиновые подсистемы и произвести вполне заметные (и даже многократные) изменения в скоростях реакций.

Надёжные и метрологически обоснованные эффекты поля в жид-кофазных химических реакциях обнаружены в 3972 году⁴.

Микроволновая накачка спиновых переходов изменяет скорость спиновой эволюции радикальных пар и, следовательно, её химию, обеспечивая новый принцип резонансного частотно-настроенного химического приема микроволн. Изменение выхода продуктов есть реальный химический отклик на воздействие электромагнитного поля на реагирующую спиновую систему. Частотный спектр этого отклика эквивалентен спектру микроволнового поглощения радикальной пары и, следовательно, идентичен спектру ЭПР.

Первый эксперимент, продемонстрировавший магииторезонансную модуляцию скорости реакции, был выполнен наблюдением флуоресценции тонких (3-5 мкм) поликристаллических слоев рубрена (тетрафенилтетрацена), нанесённых на кварцевую подложку и помещённых в резонатор оптически детектируемого магнитного резонанса. В этой работе было зарегистрировано вызванное резонансными переходами уменьшение интенсивности флуоресценции образца при комнатной температуре⁵.

Следует отметить, что при регистрации магнитного резонанса по флуоресценции достигается исключительно высокая чувствительность вплоть до 100 пар спинов в образце. Но, в отличие от обычного метода оптического детектирования магнитного резонанса (ОДМР), в котором в результате переходов между магнитными уровнями молекулы изменяется вероятность оптических переходов в этой же молекуле, в новом методе переходы между зеемановскими уровнями парамагнитных частиц изменяют реакционную способность этих частиц по отношению друг к другу, в результате чего изменяется скорость образования продуктов реакции.

Итак, обнаруженные механизмы управления молекулярными процессами и химическими реакциями основаны на селективности этих процессов к угловому моменту молекул (в молекулярных процессах) и угловому моменту - спину электронов и ядер реагирующих частиц (в химических реакциях). Изменение углового момента индуцируется магнитными взаимодействиями, энергия которых в обычных условиях пренебрежимо мала, т.е. новые принципы управления химическими реакциями имеют не энергетическую, а спиновую природу. Скорости спин-селективных процессов зависят от магнитных взаимодействий, которые изменяют спин реагирующих частиц и снимают (частично или полностью) спиновые запреты. К ним относятся процессы с участием парамагнитных частиц (свободных радикалов, триплет-ных молекул, парамагнитных ионов). Скорости этих процессов зависят от внешнего магнитного поля - постоянного и переменного, а также от внутреннего магнитного поля, создаваемого магнитными ядрами. По этой причине магнитные эффекты обнаруживаются в люминесценции растворов и кристаллов, в фотопроводимости молекулярных твёрдых тел и полупроводников, в процессах фотосинтеза и тушения люминес

ценции парамагнетиками, в радикальных химических реакциях, в процессах с участием молекулярного кислорода. Можно предполагать, что эти эффекты затрагивают промежуточные стадии химических реакций, на которых образуется реакционно-способная пара парамагнитных частиц и которые не наблюдаются методом ЭПР в силу недостаточной концентрации частиц (на 6-8 порядков) и больших скоростей реакций. Магнитные эффекты проявляются только при неравновесной заселён_: ности спиновых состояний промежуточной пары парамагнитных частиц. В этих условиях можно ожидать, что резонансные переходы между неравновесными заселёнными уровнями одной мультиплетности могут изменять скорости взаимодействия парамагнитных частиц, составляющих пару.

В принципе, можно ожидать проявления магнитных и маг-ниторезонансных эффектов на всех параметрах сложной физико-химической и биологической системы, кинетически связанных с элементарными процессами в парах парамагнитных частиц. В одном случае - это чисто магнитные эффекты, которые возникают из зависимости вероятности реакции от магнитного поля, сверхтонкого (фермиевского) электрон-ядерного взаимодействия (определяемого константой обменного взаимодействия) и от ориентации ядерного спина; к ним относятся магнитополевой эффект (МПЭ), магнитный изотопный эффект (МИЭ) и химическая поляризация ядер (ХПЯ). В другом случае - магнитный резонанс, стимулирующий под действием резонансного электромагнитного излучения эти и другие эффекты.

В настоящее время известно большое количество физических и химических процессов в жидкостях, молекулярных твёрдых телах, полупроводниках, фотосинтетических системах и т.д., в которых проявляется высокая химическая селективность спиновых состояний. Во всех этих процессах спиновая динамика, управляемая магнитными взаимодействиями, снимает (частично или полностью) спиновые запреты и влияет на конечный химический и физический результат процесса (протекание реакции, рекомбинации зарядов, аннигиляции и т.д.). По этой причине магнитные взаимодействия, пренебрежимо малые по энергии, оказывают сильное влияние на высокоэнергетические процессы (химические реакции, люминесценция, электропроводность, фотосинтез и т.д.). Это обстоятельство открывает новые, «магнитные» принципы управления этими процессами, имеющими не энергетическую, а спиновую природу. Для многих из таких процессов спиновая селективность и магнитные эффекты обнаружены,

для других процессов можно надёжно прогнозировать. Не могла не воспользоваться таким тонким инструментом и живая материя, но. вероятно, в более совершенной форме.

Есть основания полагать, что псе тела на Земле (живые и неживые) подвержены электромагнитному (космическом)) влиянию через ЯМР (Э11Р) и сами взаимодействуют между собой по этому же механизму. «Магические» вещества, состоящие из химических элементов с магнитоактивными изотопами, выступают в качестве электромагнитных ретрансляторов, усилителей управляющей информации, воспринимаемой организмом на разных уровнях своей организации. Такой «ретранслятор», принимая излучение на одной частоте, на одном структурном уровне, может транслировать энергию излучения как в высокочастотную, так и в низкочастотную область электромагнитного спектра, оказывать влияние на другие структурные уровни организации живого, с выходом, как будет показано в гл. 29, на ментальный уровень. Следствием таких процессов могут быть различные магни-тоспиновые эффекты, управляющие биохимическими реакциями (о которых говорилось выше), что приводит к направленным изменениям морфофизиологического и психического состояния организма. Наблюдается закономерная согласованность всех многочисленных уровней организации живого, от атомно-молекулярпого, клеточного... до ментального. Эта связь прослеживается как снизу вверх, например при восприятии различных запахов, феромонов, инфразвуковых колебаний и других физико-химических носителей информации, так и сверху вниз, как в случае стрессовых ситуаций и других эмоциональных аффектов.

Поскольку магнитные моменты ядер и электронной оболочки связаны между собой динамическим взаимодействиям (сверхтонкое взаимодействие), то любые изменения состояния ядер, например в режиме ЯМР, изменяют состояние электронной оболочки, и наоборот. Поэтому следует говорить о том, что управляющая информация на уровне ядер (частоты ЯМР) тесно связана с информацией на уровне электронов (атомов) и может транслироваться в область частот ЭПР и далее в оптический диапазон и определённым образом влиять на ход биохимических реакций в организме, функциональное состояние ор|анов, систем, психическое состояние организмов в целом. В этом, возможно, кроется их фундаментальная роль в управлении процессами в биосфере, в осуществлении космо-земных связен и т.п.

Примечания к гл. 26:

/. Спин уникальная квантовая концепция со скоси собсчвемнои угадкой, не имеющая прямой класс и ческой интерпретации: свойство, отдаленно напоминающее момент импульса в классической механике. У частиц есть «врожденное» количество спина, равное целому или нол\пегому числу (в единицах постоянной Планка), которое никиыа не изменяется. Все элсыешарпые ферми-частицы: электрон, протон, нейтрон и др. имеют спин 1/2. Условно спин можно считать направленным либо вверх, либо внит. и эю будет cootucicibo-вать ргшнчиым уровням >нер1ии. Сложные объекты в тех обстоятельствах, когда и\ можно енпать неделимыми обьектимн. ведут себя как по к— или фе/>-лш-частипы, смотря по тому, содержится и них чепюе пли нечё'пюе число ферми-частип. Сели несколько таких частиц образуют сложный объект, общий спин их может быть либо целым, либо пол>целым. К примеру, итотоп гелия!Se\ в котором 2 протона и 2 нейтрона, имеет спин, равный нулю, а Li'', у которого 3 протона и 4 нейтрона, - спин 3.2. Таким обракш. всякий сложный ойь-скт с пол\целым спином имитирует ферми-чаетииу. югда как всякий сложным объект с целым спином имитирует боте-частиц>. Лмилигуты ферми-чиегиц складываю тс я со (паком «минус», амплитуды боче-частиц - со шаком «плюс». Объяснения этому правилу нет. Оно коренится в реляшвистской квинтовой механике. Это ошачает. что мы до конца не понимаем лежащих п ее основе принципов. Можно считать это ещё одним [акопоу Вселенной.

2.ЗельЛотч Я.П., Бучаченко А.Л., Франкевич Е.Л Магнитно-спиновые эффекты в химии и молекулярной физике. Успехи фишч. наук ¡988. Вып I. Т. /55. С. 3 Л.

3.Журавлёв А.! '., БерОгшский В.Л., Бучаченко А.Л Письма в ЖЭТФ. 1978. Т. 28. С. ['50.

4.Сагдеев Р. Cwnixoe k'.M., Леишна Т.В.. Камха М.А., Шенн СМ, Мо-линЮ.И. Письма в ЖЭТФ. 1972. Т. 16. С. 599.

5.Франкевич Е.Л, Приступа А. И. Письма в ЖЭТФ. 1976. Т. 24. С. 397.

6.

Глава 27

Магнитный резонанс — спиновый механизм коммуникации и энергетического (информационного) обмена в живой природе

В простейшем случае собственные состояния ядра и электрона, соответствующие различным ориенгациям магнитного момента, вырождены. Под действием магнитного поля происходит расщепление этих уровней. Система магнитных (зеемановских) уровней, по аналогии с электронными, допускает инверсию населённостей, усиление и генерацию. При определенных условиях, а именно когда объект помещают в постоянное магнитное поле (И) и облучают электромагнитным полем с частотой (у), соответе i вующей условию:

Ь/=_ё-$-Н, (1)

где: £, р - постоянные, характеризующие природу объекта;

атомная система, содержащая электрон или ядра, обладающие магнитным моментом, поглощает энергию электромагнитного поля резонансным образом, Явление получило название магнитного резонанса: ядерного - ЯМР и электронного (спинового) - ЭПР.

Метод магнитного резонанса известен, главным образом, как высокочувствительный и тонкий инструмент для изучения строения материи, диагностики и т.п.¹ Мы же обратим внимание на другую сторону этого явления. Наблюдаемое явление - это отклик атомной (молекулярной) системы на внешнее электромагнитное воздействие в определённом диапазоне волн. Но это означает и то, что на тех объектах, где с помощью сложной аппаратуры мы наблюдаем ЭПР и ЯМР, существует созданный природой естественный, постоянно действующий канал поглощения (испускания) электромагнитной энергии волн. Мы его наблюдаем, не задумываясь над тем, для чего он создан природой, о его назначении и роли в различных явлениях и процессах, в первую очередь в биологических системах. Для его реализации требуется:

1. Наличие в биосистеме или её части ядер или электронов, обладающих магнитным моментом, в виде неспаренных или свободных электронов, радикалов, пара- и ферромагнитных веществ.

2. Внешнее магнитное поле, осуществляющее расщепление уровней.

3. Электромагнитное излучение с частотой, отвечающей условию резонанса (1).

Обратимся к среде обитания человека. Среда обитания человека характеризуется наличием необходимых условий для функционирования этого энергетического канала:

1. Сам человек на 70% состоит из воды. Концентрация ядерных

спинов (протонов) в воде примерно 5- 10^ксм""\ Магнитным моментом обладают ядра ^,3С, ^3|Р, ¹ 'В, ^|70, ^,5ТЯ, ⁵⁹Со, которые также присутствуют в разных количествах в организме человека. Кроме того, все жизненно важные биохимические реакции в организме включают перенос электронов, протонов, а это и окислительно-восстановительные реакции, реакции по свободнорадикальному механизму, катализ, последствия радиационного воздействия и др.

2. Постоянное геомагнитное поле Земли < 0,7 ■ 10""⁴ Тл ± флуктуации, связанные с внешними и в>гутренними источниками.

3. Электромагнитный фон естественного (излучение Солнца, Космоса, молнии, электромагнитные волны, генерируемые клетками и органами живых организмов, и др.) и искусственного (теле-, радиокоммуникации, энергетика...) происхождения.

Напрашивается вывод: полирезонансная электромагнитная биосистема «Человек» не может не принимать самое непосредственное участие в обмене электромагнитной энергией с окружающей средой на частотах магнитного резонанса.

Основная идея

Человек научился дозировать воздействие излучения на свой организм или отдельные его органы и системы и использовать это в лечебных целях. Используется, практически, весь диапазон электромагнитных волн: радиодиапазон, оптический, рентген, у-юпучънт... Во

всех подобных случаях речь идет об интегральном воздействии на организм или его части, главным образом через нагрев. Управлять биохимическими процессами в организме человека более избирательно.

воздействуя на определен!гые молекулы и ядра, ответственные за патологические процессы в организме, известным методам и средствам не под силу.

Электроны и ядра, обладающие магнитным моментом, при определенных условиях представляют собой «сфазированные магнитные приемные антенны» (решетки) в биосистеме «Человек», способные принимать (излучать) энергию электромагнитных волн избирательно в координатах: И, V, у (у - гиромагнитное отношение). Настройка этих «антенн» отражает состояние атомной системы и его окружения.

Море электромагнитных волн, окружающее человека, пронизывающее его насквозь, содержит набор частот в диапазоне 0,001-1000 МГц, удовлетворяющих условию магнитного резонанса в поле Земли для целого ряда ядер и электронов, участвующих во всех жизненно важных биохимических реакциях и процессах.

ЯМР-томография наглядно демонстрирует участие всего организма человека в процессе резонансного поглощения электромагнитных волн в радиодиапазоне частот. При этом, как правило, наблюдают поглощение протонов, но не только. На ядрах водорода в обычной воде можно получать сильные сигналы ЯМР, сигналы спинового эхо. Аналогичным образом можно наблюдать поглощение радиочастотного излучения ядрами фтора, углерода, фосфора и др. Современный ЯМР-томограф уверенно регистрирует спиновое эхо. Это означает, что все клетки тела человека при определенных условиях демонстрируют способность генерировать когерентное монохроматическое излучение (рис. 16).

Основная идея настоящей работы состоит в следующем: ЯМР на протонах и других ядрах (ЭПР на неспаренных и свободных электронах) - фундаментальное природное явление - формирует в живых организмах приёмо-передающий канал энергетического (информационного, психического) взаимодействия, призванный обеспечить коммуникацию между клетками и субклеточными элементами как внутри организма, так и с внешним миром, и управление через спиновую динамику ядер и электронов биохимическими и ментальньти(1) процессами;

построение моделей окружающего мира в сознании живого, включая восприятие, динамическую память, различение, кодирование, абстрактное и логическое мышление.., и в целом сам феномен осознания, осуществляется резонансным образом на уровне спиновой динамики магнитоактивных ядер, главным образом протонов, электронов - в буфере с биохимическим ПЗУ.

Магнитное поле Земли сопровождает человека на протяжении всего его существования. «Полирезонансный спектрометр» человек, настроенный сложным, но глубоко индивидуальным образом, находясь в условиях широкого спектра природных электромагнитных излучений, работает непрерывно, на всех структурных уровнях: спиновом, атомно-молекулярном, клеточном, на уровне органа, организма в целом... Через резонансный механизм, как я полагаю, каждый зарождающийся (термодинамически выделенный) молекулярный агрегат подключается к некой глобальной, глубоко упорядоченной информационной системе (глобальному Космическому Сознанию), существующей в гармонии с фундаментальными законами мироздания, что ассоциируется у нас с потоком некой высокоорганизованной жизненной энергии - души, сознания, материализация которой через видимую самоорганизацию в конечном счёте определяет развитие и самосохранение каждой особи, вида, этноса, экосистемы... - всего их многообразия, и двигает эволюцию. В целом материализуется и продвигается некая непостижимая, похоже, гегелевская Абсолютная идея.

Значения резонансных параметров для естественных условий

Резонансная частота. Частоты переходов между магнитными уровнями занимают широкий интервал, начиная с низкочастотных звуковых колебаний и кончая ппинипчетнпкпй пястью СВЧ:

(2)

где у/2п - коэффициент пропорциональности. Для ядра водорода он равен: 7/2я-4,26кГц/Э, для электронного спина: у/2я = 2,8 МГц/Э. В магнитном поле Земли частота ЯМР на протонах:

частота ЭПР на свободных электронах:

В реальной ситуации мы имеем дело с ядрами и электронами, входящими в состав атомов, молекул, и поэтому наблюдаем сложную картину взаимодействий². Ядерный спин может испытывать действие внутренних, локальных магнитных полей, создаваемых спинами соседних ядер, неспаренных электронов. Эти поля, в свою очередь, могут модулироваться вращением молекул и т.п. С учетом внутренних магнитных полей спектр резонансных частот может быть достаточно сложным как для ЯМР, так и для ЭПР. Ядра, обладающие квадруполь-

ным моментом, ориентируются в электрических полях, создаваемых валентными электронами в молекуле, что также вызывает изменения в спектрах магнитного резонанса и указывает на то, что по этому каналу возможно взаимодействие с внешними электрическими полями. Магнитооптические взаимодействия, хотя и очень слабые, также возможны через т.н. прямой и обратный эффект Фарадея.

Окружение спиновой системы определяет время жизни в данном состоянии, величину поглощаемой энергии. Наблюдаемые явления кросс-релаксации, динамической поляризации ядер, эффект Оверхау-зера, когда изменение заселённостей (накачка) одного спинового состояния вызывает изменение заселённости другого, — указывают на сложный характер взаимодействия магнитных спиновых состояний. Насыщение электронного резонанса подходящего парамагнитного вещества на высокой частоте увеличивает интенсивность сигнала ЯМР на низкой частоте в несколько сот раз, а в некоторых случаях может изменить знак поглощения, т.е. будет происходить излучение радиочастотной энергии. Вода с парамагнитными добавками может служить рабочим телом для парамагнитного усиления и генерации электромагнитных волн.

К примеру, ещё в 1960 г. реализован мазер, рабочим телом которого служила вода с добавлением парамагнитной соли пероксиламин-сульфата (50,)₂№Ж_г. Мазер легко самовозбуждается при комнатной температуре в магнитном поле Земли на частоте 2000 Гц при частоте накачки 55 МГц³.

В атоме водорода в отсутствие внешнего магнитного поля основной составляющей энергии является изотропное сверхтонкое взаимодействие электрона и протона, т.н. контактные взаимодействия. Этому виду взаимодействия отвечает энергия ядерного момента в магнитном поле, создаваемом на ядрах электронным спином. Спектр ЭПР состоит из одной линии 1420 МГц. Эта частота лишь незначительно отличается от частоты для свободного электрона.

ЯМР атома водорода осложняется влиянием электронного спина. Это связано с тем, что время спиновой релаксации электрона в некоторых случаях мало. Сверхтонкое взаимодействие не только аномально сдвигает частоту ЯМР, но также может и сильно уширить линию ЯМР. Вероятность переходов ЯМР примерно в 10"⁵ меньше, чем вероятность переходов ЭПР.

Влияние магнитного поля ядерных спинов на валентные электроны может быть очень большим. В результате понижается барьер химической реакции, включаются спин-селективные механизмы. Всё это ука-

зывает на то, что существует принципиальная возможность применения этого явления для управления скоростями радикальных процессов.

Следует особо подчеркнуть, что магнитный резонанс как природное явление нельзя отождествлять с тем, что мы наблюдаем на выходе спектрометра, возможности которого всегда имеют предел по чувствительности и разрешающей способности. Многие линии резонанса не-наблюдаемы в силу значительного разброса электрофизических свойств образцов либо большой скорости протекания резонансных процессов. Реальный спектр значительно богаче количеством линий поглощения, наличием линий испускания и динамикой. Следует допустить существование в биосистеме локальных магниторезонансных явлений на границе биомолекул, клеток, мембран, выполняющих регуляторную роль или роль кода (ключа и замка) за счёт когерентных действий волновых функций протонов, электронов (спиновое эхо, мазерный эффект). Короткодействующие внутренние магниторезонансные процессы могут идти на межклеточном уровне за счёт излучения, генерируемого самими клетками при участии внутренних и внешних полей.