修 士 論 文 の 和 文 要 旨 大学院 電気通信学 氏 論 名 文 題 目 研究科 岡本 博士前期課程 大 量子・物質工学 学籍番号 専攻 0433015 半整数スピン核に対するオーバートーンNMRの実現可能性 半整数スピンをもつ四極子核は、セラミック物質、粘土鉱物、機能的ゼオライト など、多くの重要なエンジニアリング材料に含まれている。これらの物質の多く は、固体状態で有用な機能を示す。それゆえ、その機能性の原因を解明するため に、半整数スピン四極子核の固体状態、高分解能NMRスペクトルを得ることは、 有益である。 四極子核を測定するためのNMRの手法として、現在主に用いられているのは、試 料二重回転(DOR)法、dynamic angle試料回転(DAS)法、多量子遷移試料回 転(MQ-MAS)法である。本研究では、オーバートーン法がこれらのalternative となるのか、否かを検討した。 本研究において、固体状態中の半整数スピン四極子核のオーバートーンNMRに対 する理論的記述を導き出した。それにより、オーバートーンNMRは、マジック角 試料回転(MAS)条件下において、四極子核に対する固体状態、高分解能NMR スペクトルを測定できる性能を有することが明らかになった。具体的には、中心 遷移MAS NMRスペクトルに比べて、オーバートーンNMRの分解能は、18倍向上 することがわかった。 さらに、オーバートーン磁化の完全な動 きを表現するために、計算機シミュレー ションを行った。それにより、7.05Tの 静磁場において、固体 23 Na 2 MoO 4 試料 ( 23 Na:スピン I 3 2 )をオーバートー ンNMRを用いて測定すると、単一オー バートーンパルスの後にFIDを直接的 に検出できることが明らかになった。 また、オーバートーンNMRの感度は、 NMRで一般的に測定されていて、且つ 感度の悪い核、 13 C NMRの感度に比べ て、約12%であった。これにより、 13 C と同程度の大きさのFIDを得るために は、 13 Cの72倍積算すればよいことがわ かった。 また、 27 Al核(スピン I 5 2 )を含む 27 Al 2 O 3 に対するオーバートーンNMRに ついても、 23 Naと同様に理論的記述を 導き出した。実験を行うために、固体 試料 27 Al 2 O 3 の 27 Alオーバートーン共鳴 周波数を導き出した。 図1 多結晶固体試料のスピン-3/2核に 対するMAS NMRスペクトル。(a)中 心遷移に対するMAS NMRスペクトル。 (b)単一オーバートーンパルス後に観 測される、オーバートーンMAS NMR スペクトル。
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