魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振波譜學(xué)

1、波譜學(xué)雜志ChincseJournalofMierowaveandRadioFrequeneySpeetrosCopy獷第l卷第4期1984年g月Vol.1SeP.No.41984魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振波譜學(xué)葉朝輝(中國(guó)科學(xué)院武漢物理研究所)摘要樣品繞與外加恒定磁場(chǎng)方向成魔角日二。。s一冬的軸向快速旋轉(zhuǎn)(MAs)可以消除了3固體NMR的多種譜增寬。本文首先介紹了固體中的幾種主要的各向異性相互作用即偶極一偶極核四極自旋一自旋或稱間接偶極一偶極以

2、及化學(xué)位移相互作用。然后用平均哈密頓理論闡述了MAS對(duì)這些相互作用的影響?，F(xiàn)今的固體高分辨方法有四種即多脈沖(M尸)多量子(MQ)交叉極化和大功率異核去藕合(C尸)以及MAS在這些方法中MAS方法是唯一可以獲得各向同性化學(xué)位移的。因而要得到類似于液體譜灼固體高分辨MAS往往是最后的手段。以上這些方法的聯(lián)合運(yùn)用以及極為戶泛的應(yīng)用研究使得固體高分辨NMR興旺發(fā)達(dá)起來(lái)了。本文引述了大量原始和最新的文獻(xiàn)力圖概述當(dāng)前該領(lǐng)域中的大部分成就。評(píng)論這一

3、領(lǐng)域的理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展。目錄一、引言二、核自旋相互作用1.護(hù)內(nèi)的不可約張量算符表示2.護(hù)孟的球諧張量算符表示3.各種相互作用的久期表達(dá)式三、粉宋譜1.產(chǎn)D的扮末譜形2.竿Q的粉末譜形3.分Sc的粉末譜形四、魔角旋轉(zhuǎn)情形下的各種相互作用、.樣品快速旋轉(zhuǎn)情形下的各種核相互作用的表達(dá)式2.平均哈密或理論3.平均哈密頓理論在萬(wàn)AS中的應(yīng)用本文1054年2月27日收到。第4期葉朝朝:魔角旋轉(zhuǎn)核磁共振波徽學(xué)417實(shí)際上也是相當(dāng)困難的.此外對(duì)于稀

4、少核例如`C’“N2“51等其天然豐度分別為1.1%0.356%4.7%其探測(cè)靈敏度都很低.就在MAS固體高分辨開(kāi)始發(fā)展的時(shí)侯作為一種似乎是竟?fàn)幍姆椒ǘ岢鰜?lái)的多脈沖(M尸)方法t“’1也得到注視.這是一種利用共振強(qiáng)射翔脈沖系列使核在自旋空間運(yùn)動(dòng)而獲得譜線窄化的方法.M尸方法利用電子學(xué)技術(shù)能夠獲得很寬的偶極和四極相互作用的有效抑制.然而M尸方法不能消除化學(xué)位移增寬的各向異性部分.對(duì)于稀少核它們之間的同核偶極相互作用可以忽略.它們與豐富核

5、(常常為’H)的偶極褐合可以用異核大功率去揭消除.利用交叉極化的方法[.](C.尸.)可以提高稀少核的探測(cè)靈敏度同時(shí)使稀少核的弛豫時(shí)間常?？s短為質(zhì)子的弛豫時(shí)間這更便于實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。在這種情形下仍然留下了化學(xué)位移各向異性的增寬要處理.多量子躍遷(互了Q)[g一`“J可以得到與一階四極增寬和偶極增寬無(wú)關(guān)的譜.同樣也留下了化學(xué)位移的各向異性增寬.在上述三種方法中如果再利用MAS方法消除化學(xué)位移的各向異性增寬則有可能得到類似于液體的固體高分辨譜?，F(xiàn)

6、今MAS與M尸異核大功率去揭加C尸(簡(jiǎn)稱C尸)MO技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用已經(jīng)開(kāi)創(chuàng)了固體高分辨NMR的美好前景即將迎來(lái)固體高分辨的時(shí)代。MASNMR的先驅(qū)者Aodre切已經(jīng)多次對(duì)于MAS高分辨作了綜述〔’2一’`J然而這一領(lǐng)域的研究工作發(fā)展是如此之迅速近年來(lái)又取得不少進(jìn)展這就是促成本文的動(dòng)力.本文首先敘述MAS固體中的主要相互作用從而闡述M誣S對(duì)這些相互作用的影響.作者試圖概述人fASNMR現(xiàn)在所取得的重大成就并引述大量最新的重要文獻(xiàn).二、核自旋

7、相互作用核自旋相互作用哈密頓量寫為男=護(hù)外擴(kuò)內(nèi)十男弛豫(1)上式中護(hù)外包括自旋與外加恒定磁場(chǎng)H。和射頻交變磁場(chǎng)H的Zee陰“”相互作用這是實(shí)驗(yàn)上可以控制的.擴(kuò)弛豫項(xiàng)包括了各種弛像相互作用.為了簡(jiǎn)略我們不討論這兩部分.尹內(nèi)包括了與結(jié)構(gòu)有關(guān)的分子間的各種固有相互作用正是要討論研究的對(duì)象.1.擴(kuò)內(nèi)的不可約張t算符表示通常擴(kuò)內(nèi)包括核四極相互作用護(hù)Q、偶極相互作用護(hù)。自旋相互作用護(hù)J以及化學(xué)位移相互作用尸cs.這些相互作用可分別表示為【’`’`1