固体核磁共振nmr,核磁共振nmr原理详解及知识分享

首页 > 大全 > 作者:YD1662023-09-12 19:33:49

文|芸汐渃

编辑|芸汐渃

前言

固体核磁共振(NMR)技术的优势在于提高了信号的灵敏度和选择性,它使得我们能够更好地观察和分析固体样品中较少存在的核,其中实验设计和参数设置对于获得高效的磁化转移至关重要。

在这次实验中,我们主要测量了两种常用的固体NMR技术,它们分别是交叉极化(CP)和不敏感核增强极化转移(INEPT),这些技术利用核之间的相互作用,通过转移磁化实现对少量存在的核的观测。

CP技术是通过MAS旋转和脉冲序列,来完成两个核之间磁化的转移,而INEPT技术则利用J偶联将磁化转移到目标核上,虽然交叉极化和不敏感核增强了极化转移,但它却是固体核磁共振领域中的重要技术,为我们揭示了固体样品中的分子结构和动态提供了强有力的工具。

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实验过程

在固体核磁共振实验中,首先就需要对实验样品进行一个90°的脉冲,把磁化强度从z轴转移到x-y平面,让射频频率(ωrf)需要与共振频率(ω0)相等或者说非常接近。

然后,我们将探测到的信号与光谱仪的参考频率ωrf混合,从而观察到共振频率偏差的振荡,使用正交检测技术对信号在x-y平面上检测后,便需要记录下NMR信号的实部和虚部:

S(t) = (cos(pΩt) − isin(pΩt))e^(-T2t)= e^(-ipΩt) e^(-T2t)

在这次的实验过程中,T2是信号衰减的时间尺度,这也就是说,它的横向弛豫时间通常是在毫秒数量级。

但这里我们需要注意的是,T2是远远小于T1的,因为它们的前者自�晶格格弛豫,所以后者系统返热平衡衡时需要把控好力度的时间,我们通过数据观察得出了信号频繁的规律:

S(ω) = A(ω) - iD(ω) = \frac{T^{-1}}{2T_2^{-2} (\omega - \Omega)^2} - i\frac{(\omega - \Omega)}{T_2^{-2} (\omega - \Omega)^2}

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在这些信频里,其中A(ω)是吸收信号部分,而D(ω)则色散散信号部分,不同线形的A(ω)和D(ω)都以Ω为中心,但让我们没想到的是,A(ω)是在抵达ω = Ω时才可以接近最大值,此时D(ω = Ω) 数量为0。

由于实验过程中不可能忽略D(ω),所以我们可以通过调整线性组合的实部和虚部之间相位,来光谱光谱的最理想线形,我们将这一现象称为"相位调整"光谱。

在操作实验中,我们发现光谱仪的使用是随着傅里叶而变换的,它的频谱宽度由采集数据点之间的时间点的倒数来限制,这样的话就导致在NMR实验中,唯一可以直接检测到的凝聚只能是单量子凝聚(p = ±1)。

在进行NMR的第二次实验中,可以观察到自旋系统的集合平均值会随着时间的演化,而导致平衡性缺乏稳定,为了能够让系统产生可检测的变化,所以操作前必须被迫脱离平衡状态。

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根据相关资料显示,我们完全可以在它们随时间演化时,检测到系统的征态之间的相干,然而,正如刚刚的实验所述,不可观测的相*演化可以在间接维度中进行跟踪,直到可直接观察到∆p = ±1的相干。

除了这些之外,我们还在二维或着更高维的实验中,让不可观测的相干转化为可观测的相干,这样的话就能够使它进行检测或建立异核相关。

在实验的过程中,我们在数据组中发现了一个示意的脉冲序列,这个结果说明了在实验过程中,初始射频脉冲极大可能将系统带到失衡状态,然后系统会允许在t1的时间内逐渐演化,将传递脉冲从n阶段转移到记录在t2期间的1阶段中

根据实验得出的数据来看,我们不仅详细地记录了信号的幅度,而且还根据t1期间的演化进行了调制,让它在变化t1的同时再重复进行一次实验,这样的话就可以生成第二个维度。

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