試料回転の干渉効果を利用した四極子核に対する固体高分解能NMR法の開発

^7Li,^<27>Al,^<75>Asなど四重極モーメントをもつ原子核-いわゆる四極子核-に対するNMR(核磁気共鳴)分光法は、材料科学における物質の同定・構造解析など広い応用が期待されている。この期待に応えるものは、固体ならではの結晶系における分子の向き・結晶場の対称性と言った情報を与え、しかも溶液NMRのように個々の非等価な核ごとに情報を分離する、「固体高分解能NMR分光法」である。本研究では、一見相容れないこれらの方法を統合することにより、理想的な方法を実現する。すなわちDOR(二重回転)法によって個々の四極子核の情報を得るが、そこに本来のDOR法では除去されてしまう異方的(四重極)相互作用を部分的に回復させることで、結晶場などの情報をも盛り込むというものである。本研究では、DOR法を実現する装置を設計・製作した。この装置は、試料を入れたローターと呼ぶ小容器を数kHzの高速で回転させ、さらにその回転軸をlkHz程度ですりこぎのように回転(才差運動)させるものである。本研究の目的を達成するためには、両回転運動の整数比周波数が実現されることが必要であり、本年度はそのための実験条件の調整・装置の改良を行なった。その結果、目的とする回転運動が達成され、異方性を伴ったDORスペクトルの観測が可能になった(論文準備中)。また、得られた実験結果から、物質構造の情報の詳細を決定する理論として、Floquet理論の整備・展開を行ない、雑誌Chemical Reviewsに発表した。さらに実験結果の解析を含む論文を準備中である。

^7Li,^<27>Al,^<75>Asなど四重極モーメントをもつ原子核-いわゆる四極子核-に対するNMR(核磁気共鳴)分光法は、材料科学における物質の同定・構造解析など広い応用が期待されている。この期待に応えるものは、固体ならではの結晶系における分子の向き・結晶場の対称性と言った情報を与え、しかも溶液NMRのように個々の非等価な核ごとに情報を分離する、「固体高分解能NMR分光法」である。本研究では、一見相容れないこれらの方法を統合することにより、理想的な方法を実現する。すなわちDOR(二重回転)法によって個々の四極子核の情報を得るが、そこに本来のDOR法では除去されてしまう異方的(四重極)相互作用を部分的に回復させることで、結晶場などの情報をも盛り込むというものである。本研究では、DOR法を実現する装置を設計・製作した。この装置は、試料を入れたローターと呼ぶ小容器を数kHzの高速で回転させ、さらにその回転軸をlkHz程度ですりこぎのように回転(才差運動)させるものである。本研究の目的を達成するためには、両回転運動の整数比周波数が実現されることが必要であり、本年度はそのための実験条件の調整・装置の改良を行なった。その結果、目的とする回転運動が達成され、異方性を伴ったDORスペクトルの観測が可能になった(論文準備中)。また、得られた実験結果から、物質構造の情報の詳細を決定する理論として、Floquet理論の整備・展開を行ない、雑誌Chemical Reviewsに発表した。さらに実験結果の解析を含む論文を準備中である。