固体核磁共振技术：原理、应用及优势

孟想成真

固体核磁共振技术（SSNMR，Solid State Nuclear Magnetic Resonance）是以固态样品为研究对象的分析技术。将样品分子视为一个整体，则可将固体核磁中探测到的相互作用分为两大类：样品内部的相互作用及由外加环境施加于样品的作用。前者主要是样品内在的电磁场在与外加电磁场相互作用时产生的多种相互作用力，这主要包括：化学环境的信息(分子中由于内在电磁场屏蔽外磁场的强度、方向等)，分子内与分子间偶极自旋偶合相互作用，对于自旋量子数＞1/2的四极核尚存在四极作用。
磁共振的这些相互作用中，有一些是各向同性的相互作用，另一些则是各向异性的相互作用.它们的区别在，前者对核磁共振信号频率的影响与分子的空间取向无关，而后者则有关，故后者可能因为被测分子空间取向的不同而造成谱线的宽化，导致分辨率和灵敏度的降低.在液体中，由于分子的快速翻滚运动，消除了各种可能使谱线宽化的各向异性的核磁共振相互作用.因此，液体核磁共振谱图中的共振信号十分尖锐，有很高的分辨率，这是液体核磁共振成为测定溶液中化合物结构的最强大的方法的原因之一。
外部环境施加于样品的主要作用有：
1，由处于纵向竖直方向的外加静磁场作用于特定的核磁活性的核上产生的塞曼相互作用(Zeeman interaction)，核子相对应的频率为拉莫尔频率(Larcnor frequency)。
2，由处于x-y平面的振荡射频场产生的作用于待测样品的扰动磁场。
固体核磁共振作为一种重要的谱学技术，非常适用于研究各类非晶固体材料的微观结构和动力学行为，能够提供原子及分子水平的结构信息。近年来，固体核磁技术已被被广泛应用在诸多领域，如电池、催化、玻璃和膜蛋白等。   
NMR原理
在强磁场中，某些元素的原子核和电子能量本身所具有的磁性，被分裂成两个或两个以上量子化的能级。吸收适当频率的电磁辐射，可在所产生的磁诱导能级之间发生跃迁。在磁场中，这种带核磁性的分子或原子核吸收从低能态向高能态跃迁的两个能级差的能量，会产生共振谱，可用于测定分子中某些原子的数目、类型和相对位置。



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