[スポンサーリンク]

chemglossary

固体NMR

[スポンサーリンク]

固体NMR(Solid State NMR)とは、核磁気共鳴 (NMR) 分光法の一種で固体そのものを測定する方法である。

測定原理と装置

詳細な原理は割愛するが、基本的な原理は溶液のNMRと同じである。マグネットなどの基本的な装置も同じであるが、サンプル管や測定条件などは異なる。

固体NMR。外見は溶液とほぼ変わらないが、分光器が溶液よりも大きいことが特徴である。サンプルは、上部銀色のカバーを空けて出し入れする。

 

  • サンプル管:溶液の場合細いガラス管を使うが、固体NMRでは専用のサンプル管を使う。NMR内部で管の羽に風を当てて高速で回転させるためローターはない。管の太さは1 mmから10 mmまであり、溶液同様にプローブ指定の太さの管を使う。サンプルは、菅のキャップ兼羽を空けてサンプルを密に詰めて測定する。特殊なサンプル管を使うとゲル状のサンプルを測定することができる。

サンプル管(引用:JEOL消耗品カタログ

  • 回転数:溶液では平均化される異方性相互作用が固体では平均化されずスペクトルピークの線幅を広げてしまうのでシャープなピークを得るために固体サンプルは高速かつ傾けて回転させる。例えば溶液の場合、回転数は15 Hzが一般的だが、固体の場合には、10000 Hzほどに高速で54°44’(マジック角)に傾いて回転させる。
  • 核種:測定できる各種は溶液と同じである。しかし、シャープなピークを得るために独特のパルスシーケンスを使って測定することが多い。例えば、DD(Dipolar Decoupling)とCP(Cross Polarization)という方法があり、DDではシグナルの積分比から各成分の比率を算出することが可能だが後述のCP法と比べ感度が低く、長時間の測定が必要である。一方のCPは1H, 19F などの磁化を13C等の低感度核スピンに移動(cross polarization)させ、感度上昇を高める手法で、結晶性が高く1Hまたは19Fが隣接しているサンプル成分の場合は高感度で測定できる。しかし、結晶性が低く1Hが隣接していないサンプルの成分の場合は感度が下がるため、各成分の積分比の定量性は議論できない。ただし、最近の研究では、multiCPという手法(CPを繰り返して行う手法)により定量性を持たせた手法が、Schmidt-Rohrにより報告されている。このような違いがあるため、DDとCPの両方を測定してデータの議論を行うことが多い。

DDとCP法の観測スペクトルイメージ(引用元

応用例

  • 多孔質物質の構造解析:固体NMRでは、溶媒に溶けない多孔質のサンプルも測定できるため、固体の構造解析に役立つ。例えば、新しい構造を持つゼオライトの合成に成功!で取り上げられた論文では、29Si DD/MAS を測定し、計算による予測と比較することで構造を推定している。
  • 炭素膜の評価Diamond Like Carbon (DLC)は、非晶質のカーボン硬質膜の事を指し、非常に硬く耐摩耗性に優れていることから盛んに研究されている。DLCの評価ではsp3とsp2の割合が重要であるが、他の分析方法ではピークの区別が難しい。しかし固体NMRでは、55 ppm と136 ppmと十分に離れてピークが検出されるため、先ほどのDD法では定量することができる。DLCは薄膜のため、製膜したサンプルを粉末に砕いてサンプル管に入れることで測定できる。

DLCが製膜された製品

この他にも、固体に吸着した分子の観測膜タンパク質の解析ゴムの物性評価などにも応用できる。

関連書籍

[amazonjs asin=”4782705689″ locale=”JP” title=”多核種の溶液および固体NMR (錯体化学会選書)”] [amazonjs asin=”4061533568″ locale=”JP” title=”高分子の固体NMR”]

関連リンク

Avatar photo

Zeolinite

投稿者の記事一覧

ただの会社員です。某企業で化学製品の商品開発に携わっています。社内でのデータサイエンスの普及とDX促進が個人的な野望です。

関連記事

  1. 血液―脳関門透過抗体 BBB-penetrating Antib…
  2. 酵素触媒反応の生成速度を考える―ミカエリス・メンテン機構―
  3. 金属-有機構造体 / Metal-Organic Framewo…
  4. クリックケミストリー / Click chemistry
  5. 振動円二色性スペクトル Vibrational Circular…
  6. クオラムセンシング Quorum Sensing
  7. 指向性進化法 Directed Evolution
  8. NMR管

注目情報

ピックアップ記事

  1. 茨城の女子高生が快挙!
  2. 秋の褒章2014ー化学分野からは準結晶研究の蔡安邦教授に
  3. カティヴァ 酢酸合成プロセス Cativa Process for Acetic Acid Synthesis
  4. 計算化学者は見下されているのか? Part 1
  5. マテリアルズ・インフォマティクスの導入・活用・推進におけるよくある失敗とその対策とは?
  6. 若手&高分子を専門としていない人のための『速習 高分子化学 入門』【終了】
  7. 木曽 良明 Yoshiaki Kiso
  8. ブレデレック ピリミジン合成 Bredereck Pyrimidine Synthesis
  9. 君には電子のワルツが見えるかな
  10. 2014年ノーベル賞受賞者は誰に?ートムソン・ロイター引用栄誉賞2014発表ー

関連商品

ケムステYoutube

ケムステSlack

月別アーカイブ

2018年1月
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  

注目情報

最新記事

7th Compound Challengeが開催されます!【エントリー〆切:2026年03月02日】 集え、”腕に覚えあり”の合成化学者!!

メルク株式会社より全世界の合成化学者と競い合うイベント、7th Compound Challenge…

乙卯研究所【急募】 有機合成化学分野(研究テーマは自由)の研究員募集

乙卯研究所とは乙卯研究所は、1915年の設立以来、広く薬学の研究を行うことを主要事業とし、その研…

大森 建 Ken OHMORI

大森 建(おおもり けん, 1969年 02月 12日–)は、日本の有機合成化学者。東京科学大学(I…

西川俊夫 Toshio NISHIKAWA

西川俊夫(にしかわ としお、1962年6月1日-)は、日本の有機化学者である。名古屋大学大学院生命農…

市川聡 Satoshi ICHIKAWA

市川 聡(Satoshi Ichikawa, 1971年9月28日-)は、日本の有機化学者・創薬化学…

非侵襲で使えるpH計で水溶液中のpHを測ってみた!

今回は、知っているようで知らない、なんとなく分かっているようで実は測定が難しい pH計(pHセンサー…

有馬温泉で鉄イオン水溶液について学んできた【化学者が行く温泉巡りの旅】

有馬温泉の金泉は、塩化物濃度と鉄濃度が日本の温泉の中で最も高い温泉で、黄褐色を呈する温泉です。この記…

HPLCをPATツールに変換!オンラインHPLCシステム:DirectInject-LC

これまでの自動サンプリング技術多くの製薬・化学メーカーはその生産性向上のため、有…

MEDCHEM NEWS 34-4 号「新しいモダリティとして注目を浴びる分解創薬」

日本薬学会 医薬化学部会の部会誌 MEDCHEM NEWS より、新たにオープン…

圧力に依存して還元反応が進行!~シクロファン構造を活用した新機能~

第686回のスポットライトリサーチは、北海道大学大学院理学研究院化学部門 有機化学第一研究室(鈴木孝…

実験器具・用品を試してみたシリーズ

スポットライトリサーチムービー

PAGE TOP