NMR(핵자기공명)의 기본적인 레포트

소개글

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목차

1. 서론 \'NMR\'

2. 본론
1) NMR의 기본원리
2) NMR에서의 펄스 기법
3) 2 차원 NMR
4) 고체상태 NMR

본문내용

있다. H1이 강하면 불감시간은 길게 되고, 두개의 요구는 상반되는 것이기 때문에, 측정대상에 대응하여 장치의 성능을 설정하여야 한다.
(2) 구조에 관한 정보
1) 정상법으로 부터의 정보
정상법에서는 흡수선형을 기록하여, 그것을 근거로 해석한다. 대강의 결정구조는 알려져 있으나, 수소나 리튬등의 경원자, 또는 주기율표상에서 인접하는 원자등, X 선 해석으로는 확실하지 않은 경우에 잘 이용된다. 여기서는 ScOF를 예로 들어 해석방법을 설명한다. ScOF는 단사상 ZrO2 형 구조를 가지며, 모두 일반위치를 점유하고 있다. ZrO2의 O의 위치를 O와 F가 점유하지만, O와 F가 질서배열하고 있는가 아닌가를 X 선 구조해석으로는 판별되지 않고, 두개의 질서배열과 하나의 통계구조가 model로서 남는다. 19F 핵(I = 1/2)의 NMR을 측정하여, 그림 16(a)과 같은 spectrum이 얻어진다. 측정은 자기확산이나 분자운동이 정지한, 소위 고정격자의 저온도 영역에서 한다. 이 spectrum은 미분형이기 때문에, 적분하여 흡수선형으로 고친다. 그 형상을 함수 g(H)로 나타내면 식 (2)과 같이 이차 moment M2가 계산된다.
--------(2)
그림 16의 spectrum은 자장변조 Hm을 걸어서 기록되어 있는 것으로, 식 (2)을 이용한 계산치로 부터 Hm2/4를 빼고, 보정하여 둔다. 이렇게 얻어진 값은 9.3 ～ 9.7 Gauss였다. 한편, 이차 moment는 다음식(Van Vleck식이라 한다)으로 주어지고, 원자간거리 r의 함수이다.
------(3)
여기서 제 1 항은 동핵종(19F-19F)간의 상호작용, 제 2 항은 이핵종(19F-45Sc)간의 상호작용에 근거하는 기여이다. 산소는 17O핵이 자기 moment를 갖지만, 그 값도 존재비도 작기 때문에, 그것과의 상호작용은 생각하지 않아도 좋다. X 선 해석에 의해 제창된 3 개의 model에 대해서, 식 (3)에 따라 계산하면, 이차 moment의 계산치로 각각 14.64, 10.20, 12.20 Gauss2의 값이 얻어지고, 질서배열을 한 model의 하나[그림 16(b)]가 바른 구조라는 것이 결론지어 졌다. 이 방법의 정도는, spectrum의 끝부분이 얼마나 정도좋게 측정되었는가에 의존한다. 그것은 g(H)가 작아도 H2의 값이 크기 때문이다. 상당히 여유를 가져 넓은 자장범위를 scan함과 동시에 S/N 비를 높아지게 한다. 또한 흡수선형은 포화되지 않도록 하여 측정하지 않으면 안된다. 조사하는 radio 파가 강하면, 분열한 Zeeman 준위의 점유율에 차가 없어져 포화한다. 이 현상이 일어나면 선형이 찌그러 들기도 하며, 정도가 심한 경우에는 신호가 소멸한다. 특히 고정격자의 값을 구하는 저온에서는 T1이 길어져 포화하기 쉬워, 주의가 필요하다.
2) 고분해능 NMR에 의한 방법
1 장에서는 쌍극자자장 Hd가 고체에서는 0으로 되지 않고, 화학 shift의 정보가 얻어지지 않는다고 서술했다. 그러나 최근이 되어, pulse 법과 Fourier 변환을 병용하고, 또 인위적으로 분자간의 Hd를 0으로 하여, 화학 shift spectrum이 얻어지게 되었다. Hd를 0으로 하려면, 시료를 자장에 대하여 54o 44'의 각도(cos2θ=1/3)로 고속회전시켜, 식 의 괄호내를 0으로 하는 (MAS:Magic Angle Spinning) 방법과, multi pulse를 이용하는 방법이 있으며, 전자의 방법이 보통이다. 11B, 27Al, 29Si등이 주 대상핵이며, 아직 측정예는 적다. 그러나 zeolite 중의 27Al, 29Si의 측정결과가 최근 2 ～ 3 년에 다수 보고되고 있고, 또 cement에의 응용도 있다.
(3) 운동에 관한 정보
1) 정상법에 의한 해석
이온의 운동이 빨라지면 Hd가 평균화되어 선폭이 감소한다는 것은 1 장에서 설명했다. 이것은 선폭 또는 이차 moment의 온도의존성을 측정하면 관측된다. 그림 17에 pyroglore형 구조를 갖는 TlxNbO2+xF1-x의 205Tl, 19F(모두 I = 1/2)의 측정 data를 나타냈다.
먼저, 205Tl의 반가폭 Δν1/2이 200 K 이하에서 일정치 49.6 ㎑를 나타내는 곳이 고정격자이다. 200 K로 부터 470 K에 걸쳐서 선폭이 크게 감소하고 있는데, 이것이 운동에 의한 첨예화이다. 이와는 대조적으로 19F의 반가폭의 온도변화량은 적다.
이 계에서는 205Tl-205Tl, 205Tl-19F 및 19F-19F의 상호작용이 있고, 205Tl의 흡수선에는 전이자가, 19F의 흡수선에는 제 2, 제 3의 상호작용이 관여한다. 이 화합물에서는, Tl+와 F-의 양자가 확산이온종으로서 생각된다. 만일, Tl만이 확산하고 있다면, 205Tl-205Tl, 205Tl-19F의 성분은 평균되지만, 19F-19F의 성분은 불변이다. 따라서 205Tl의 선폭은 대부분이 감소하지만, 19F의 선폭은 일부분밖에 감소하지 않는다. 만일 F 이온만이 확산한다면, 역으로 된다. 이에 의해 관측된 선폭의 감소는 역시 Tl의 확산에 의한 것으로 결론된다. 205Tl 선폭의 온도변화로 부터, Tl 확산속도가 해석되었다. 200 K로 부터 470 K의 범위의 선폭 Δν1/2와 이차 moment <Δν2>의 사이에는 식 (4)이 성립한다.
-----------(4)
여기서 <Δν2>'는 500 K 이상에서 선폭이 일정하게 되었을 때의 이차 moment이고, δ<Δν2>은 고정격자에서의 이차 moment와 <Δν2>'와의 차이다. α는 1 정도의 크기를 갖는 정수이다. 상관시간 τc는 일반적으로 식 (5)의 온도의존성을 갖는다.
---------(5)
이 방법은 비교적 간편하여, 정상법으로 측정하는 경우에는 지금까지 사용되고 있다. 그러나 α라는 불확정 인자를 포함하고 있다. 또, 선폭은 흡수선형에 매우 민감하여, 첨예화 도중에 선형이 Gauss 형으로부터 Lorentz 형으로 서서히 변화하는 것 등으로 부터, 얻어진 수치에 불확실한 것은 피할 수 없다. Pulse 법을 이용할 수 있는 경우에는 그것을 이용하는 것이 좋다.

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