磁場可変固体高分解能ＮＭＲを用いた無機材料・表面・界面の電子状態の解析法の実現

本研究で開発する磁場可変固体高分解能NMRを用いた電子状態の解析法を実際の無機材料に適用する際には、原子核の電気四極子相互作用が非常に大きく、ゼーマン相互作用の摂動として取り扱うことのできない領域での粉末NMR測定が不可避である場合がある。従来、このような場合にはスペクトルの解析が繁雑であるという問題があり、忌避されてきた。初年度において、核スピン系を記述するハミルトニアンを精察することにより、四極子相互作用のパラメータと粉末スペクトル上の鋭く尖ったところ（特異点）とを対応付ける理論を見出した。本年度は、実際の複数の系を対象に数値計算を行い理論を実証した。この方法は、実験で得たスペクトルの解析が簡便にかつ高い客観性で行えるだけでなく、巨大な四極子相互作用の問題によって制限されていたNMR分光の適用範囲を拡げるという大きな意味も持っている。この成果を論文にまとめThe Journal of Chemical Physics誌に投稿し、採録された。次のステップとして、四極子相互作用だけでなく化学遮蔽相互作用も同時に働いている場合に有効なスペクトル解析法を開発すべく、上記の理論を拡張する研究を行った。一次近似では、四極子パラメータに加え化学遮蔽テンソルの一つの成分を同時に決定することが可能であることを導き出した。今後の課題は、四極子テンソルと化学遮蔽テンソルの全ての主値および両主軸系の相対配向を同時に決定する方法を案出することにある。

本研究で開発する磁場可変固体高分解能NMRを用いた電子状態の解析法を実際の無機材料に適用する際には、原子核の電気四極子相互作用が非常に大きく、ゼーマン相互作用の摂動として取り扱うことのできない領域での粉末NMR測定が不可避である場合がある。従来、このような場合にはスペクトルの解析が繁雑であるという問題があり、忌避されてきた。初年度において、核スピン系を記述するハミルトニアンを精察することにより、四極子相互作用のパラメータと粉末スペクトル上の鋭く尖ったところ（特異点）とを対応付ける理論を見出した。本年度は、実際の複数の系を対象に数値計算を行い理論を実証した。この方法は、実験で得たスペクトルの解析が簡便にかつ高い客観性で行えるだけでなく、巨大な四極子相互作用の問題によって制限されていたNMR分光の適用範囲を拡げるという大きな意味も持っている。この成果を論文にまとめThe Journal of Chemical Physics誌に投稿し、採録された。次のステップとして、四極子相互作用だけでなく化学遮蔽相互作用も同時に働いている場合に有効なスペクトル解析法を開発すべく、上記の理論を拡張する研究を行った。一次近似では、四極子パラメータに加え化学遮蔽テンソルの一つの成分を同時に決定することが可能であることを導き出した。今後の課題は、四極子テンソルと化学遮蔽テンソルの全ての主値および両主軸系の相対配向を同時に決定する方法を案出することにある。