高聚物微观结构的固体NMR研究

核磁共振波谱是研究高聚物结构和动力学的有效手段,特别是固体高分辨NMR实验方法的不断发展及谱仪技术的进步,使这方面的研究不断深入. 文中简述了若干固体高分辨NMR技术在固态高聚物结构研究中的应用和重要进展. 部分实验工作在Varian UNITYplus 400MHz NMR谱仪的固体单元上完成.     

谈谈核磁共振及其发展近况

1946年,美国的布洛赫(F·Bloch)小组和珀塞尔(E·M·Purcell)小组分别独立地观测到物质一般状态下的核磁共振现象,到现在只过了短短的三十几年.在这三十多年中,核磁共振研究获得了惊人的进展.在它刚被发现时,只作为物理学家精确测定原子核磁矩的一种方法.到五十年代末,建立了完备的化学位移和核自旋-自旋分裂的理论,使它开始在化学领域尤其是有机化学中得到广泛的应用.现在,几乎没有一家化学研究单位和大的化工厂不配备核磁共振谱仪的.1966年,高分辨脉冲傅里叶变换式核磁共振谱仪问世了,使核磁共振技术又完成了一个飞跃.此后,有人却说,核…     

固体核磁共振技术在甲醇制烯烃反应中的应用

甲醇制烯烃过程是由非石油路线生成低碳烯烃的重要途径之一.分子筛因具备独特的孔结构和可调变的酸性质,而成为甲醇制烯烃过程的核心催化剂.固体核磁共振(NMR)是鉴定物质结构、阐释催化反应机理的强有力的工具,在甲醇制烯烃的研究中被广泛应用.本文主要总结了近年来利用原位固体NMR、多维多核NMR、脉冲梯度场NMR等固体NMR技术研究甲醇制烯烃反应机理取得的重要进展.原位固体NMR可以在真实反应条件下监测催化反应中反应物、中间体和产物的动态演变过程;多维多核NMR可以在不破坏催化剂结构情况下确定反应中间体结构信息,特别是¹²⁹Xe NMR可以很灵敏探测反应中催化剂的孔道结构变化;脉冲梯度场NMR可用于测定孔道内分子的扩散系数,阐明分子筛的扩散机制.     

一个核磁共振实验场效应管探头

近年来随着实验技术的发展,核磁共振(NMR)实验方法在各个科学领域内得到广泛的应用,已制成各种测试设备,成为进行物理和化学研究的标准实验方法之一。NMR实验技术不但是直接测定原子核磁矩和研究核结构的准确方法;并且通过对液体或固体样品核磁共振谱线的研究,可以获得物质结构方面的知识;在基本实验测量方面,核磁共振还是精确测     

先进固体NMR技术研究高分子结构与动力学

随着固体NMR理论和谱仪硬件技术的不断发展,近年来固体NMR技术在高分子多尺度结构与动力学研究领域中正发挥着越来越重要的作用. 多脉冲及高速魔角旋转（MAS）等质子高分辨技术的发展使得高灵敏度的¹H谱可有效地用于高分子化学结构与链间相互作用的检测;基于化学键（J-耦合）相关和通过空间（偶极耦合）相互作用的各种二维异核相关谱NMR新技术,使得复杂高分子的链结构得以严格解析. 基于MAS下同核和异核偶极-偶极相互作用、化学位移各向异性等各向异性相互作用重聚的系列新技术,使得研究者可在采用高分辨¹H或¹³C 检测信号的同时检测准静态下的各向异性相互作用,进而获得与之密切相关的结构和动力学信息. 通过质子偶极滤波技术可有效检测多相聚合物中的界面相与相区尺寸、高分子共混物中的相容性等问题. 在动力学的研究中,通过质子间自旋扩散的有效压制技术和化学位移各向异性的重聚,目前已经可以有效地获取链段上单个化学键的快速局域运动以及链段的超慢分子运动. 上述丰富的多尺度NMR技术可以使研究者在不同空间和时间尺度上对高分子聚合物的微观结构、相分离和动力学行为等进行详细的研究,进而阐明高分子微观结构与宏观性能的关联. 该文以固体NMR中最主要的2类核（¹H和¹³C）的检测技术为主线,简单介绍近年来固体NMR领域的一些最新研究进展及其在高分子结构和动力学研究中的应用.     

水化磷脂层中蛋白质和多肽的高分辨固体核磁共振波谱学

有序样品的固体核磁共振(NMR)已快速发展成测定蛋白质和多肽在“仿真”水化磷脂层中高分辨结构的重要谱学方法. 由于与膜相连的蛋白质和多肽的结构、动力学和功能往往都和其周边自然环境密切相关,因此人们把蛋白质和多肽有序排列于水化磷脂层中进行固体NMR测量, 从而获得与取向相关的各向异性自旋相互作用. 这些取向约束可作为结构参数重构蛋白质在水化磷脂层中的高分辨三维结构. 近十年来在样品制备,NMR探头和实验方法方面的显著发展,极大地促进了有序样品的固体NMR的发展,并使之成为测定与膜相连的蛋白质和多肽结构的有效方法. 该综述介绍有序样品的固体NMR谱学方法,并总结此领域里的最新研究进展.     

核磁共振原理及其应用

 1946年以美国物理学家布洛赫(F.Bloch)和普舍尔(E.M.Purcell)为首的两个小组几乎在同一时间,用不同的方法各自独立地发现了物质的核磁共振(NMR)现象,后来两人合作制造了世界上第一台核磁共振谱仪。1952年他们二人因此获得了诺贝尔物理奖。所谓核磁共振是根据处在某个静磁场中的物质原子核系统受到相应频率的电磁波作用时,在它们的磁能级间产生共振跃迁的原理而采取的一种新技术。核磁共振技术自创始以来经过了60年代连续波谱仪的大发展时代,以及70年代的脉冲傅里叶变换核磁共振和核磁双共振时代,近年来发展的多核NMR,多脉冲NMR,二维NMR和固体NMR在理论和实践上都取得了迅速发展。     

宇称破缺实验的新突破

美国物理学家在实验中观测到最显著的宇称破缺现象,他们用镱原子取代铯原子,实验数据显示镱原子实验比铯原子实验要显著一百倍.在进一步的工作中,这个实验的数据可以揭示中子在原子核内的分布,进而使科学家有机会了解弱相互作用在原子核内部的作用过程和效果.     

固体量子化学理论

自六十年代以来,在固体物理的理论研究中。出现了一个新的分支学科,目前人们习惯上称它为“固体量子化学”.不言而喻,它的基本含意是把理论化学中有关电子结构理论的概念、计算方法引人固体物理的各个研究领域中.虽然这一新的理论方法有很强的生命力,但就国内而言,从事固体物理     

使用超冷原子模拟自旋-轨道耦合

在量子力学系统中,粒子均具有内部的自旋角动量.它可以是本征的（例如,电子的自旋角动量或质子、中子的自旋角动量）,也可以是本征（在原子的情况下,分别来自电子以及核子的自旋角动量）与轨道角动量（在原子中,电子绕原子核转动的轨道运动）的结合.在原子核产生的静电场中,或是在固体的晶体电场中     

弱作用与电磁作用的统一理论

弱作用与电磁作用理论又简称弱电统一理论.迄今所知道的物质间的基本物理作用共有四类,即引力相互作用、电磁相互作用、强作用和弱作用.前二种相互作用广泛地表现在宏观的物理过程中,因而比较早地为人类所认识.电磁作用还是固体、液体和分子的一切物理性质和化学性质的根源,在原子物理中起作用的也是电磁作用.强作用和弱作用是通过原子核物理的发展,在本世纪三十年代以后才为人们所研究.强作用使质子和中子结合成原子核,由于这种作用原子核才得以形成.弱作用则使中子变成质子加上电子和反中微子,它导致原子核的 衰变.以后人们又发现了大量其…     

核磁共振技术在生物研究中的应用

核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)是以原子核自旋的共振跃迁为探测对象的谱学方法.当自旋量子数不为零的原子核处于外磁场中时,会引起能级的Zeeman分裂.若再施加能量等于Zeeman能级差的射频场,则会诱发原子核自旋的共振跃迁,这种现象即为核磁共振.核自旋的共振频率与原子的类型有关,且受原子所处化学和物理环境的影响.此外,NMR能量较低,不会影响探测对象(常为分子)的状态.因此,NMR能够在无损条件下提供多种具有原子和分子分辨的物质组成、结构、形态、动态变化等丰富信息.     

HR/MAS高分辨魔角微量探头用于天然橡胶固体1H、13C NMR测试及其与液体BBO探头、固体CP/MAS探头测试的比较

采用BRUKER高分辨魔角微量探头（HR/MAS），液相宽带BBO探头和固体CP/MAS探头，对天然橡胶固体、乳液以及天然橡胶溶于氘代苯的溶液进行了¹H、¹³C 1D和2D NMR谱的测试和比较. 发现HR/MAS探头用于天然橡胶固体和乳液时可以得到高分辨的¹H、¹³C谱，克服了CP/MAS探头测试固体¹³C NMR谱或者是固体¹H NMR谱时，谱图存在S/N值可能较小、谱峰可能宽化的弱点.     

核磁共振技术在生物组织中的应用

在生物组织内部存在大量的生化、生理反应以及分子的扩散运动,它们相互独立, 又相互关联,共同构成一个生化反应网络. 在病理条件下,某些生化反应过程会发生改变,代谢中间体可能会出现质和量的变化. 核磁共振 (NMR)可以对这些过程的研究提供非常有用的信息. 目前,有3种核磁共振波谱技术可以用于生物组织的研究：① 活体组织定域波谱技术;② 生物组织提取物的液体高分辨核磁共振技术;③ 离体组织的高分辨魔角旋转技术. 这些方法各有优劣,互为补充. 介绍了在生物组织的NMR研究方面的最新进展.     

纯位移核磁共振氢谱及其应用

J耦合引起的核磁共振(NMR)信号多重裂分的数目和耦合常数反映了磁性原子核之间的化学键数目和空间位置信息,是研究分子结构的重要依据之一.但是当分子中磁性原子核数目增加时,NMR谱图特别是一维核磁共振氢谱(1D ~1H NMR)中,J耦合所致的多重裂分造成谱图重叠,严重干扰结构指认和定量分析.利用纯位移(亦称宽带同核去耦)~1H NMR谱图可以消除J耦合效应(即将相邻质子间耦合所引起的多重裂分融合成一个单峰),得到与去耦碳谱相似的、只含化学位移信息的谱图.该文首先介绍了三种最受关注的获取纯位移核磁共振氢谱技术——BIRD、ZS和PSYCHE的基本原理,随后综述了纯位移~1H NMR谱图的典型应用.     

固体核磁共振技术在骨基生物材料研究中的应用

骨是人体的结构组织之一,又是重要的造血器官,它在支持和保护体内器官、贮存钙和磷、参与人体代谢和为肌肉提供附着等方面具有重要的作用,因此了解骨的微观结构对预防和治疗骨疾病有重要意义.由于骨形态多样化,无机和有机成分共存,而且骨样品对物理和化学处理十分敏感,因此对其研究存在许多实验困难.与其他表征技术相比,固体核磁共振（NMR）检测对骨样品不需要任何处理,不会破坏其自身结构,可以实现原位检测.另外,骨头中的许多元素（¹H、¹³C、³¹P、¹⁹F、⁴³Ca、²⁹Si、²⁵Mg和⁸⁷Sr）都是NMR可观察核,因此高分辨固体NMR技术是研究骨基生物材料的强有力工具.该文综述了近年来固体NMR技术在骨基生物材料研究中的应用进展.     

固体高分辨DNP CP/MAS探头的研制及DNP实验技术的探讨

介绍了自行研制的用于动态核极化实验的固体高分辨CP/MAS探头,给出了典型含自由基固体样品的DNP增强高分辨NMR谱.并对动态核极化实验中的技术问题进行了讨论,提出了相应的解决方法.     

磁性测量讲座 第二讲 研究磁结构的实验方法(Ⅱ)

三、核磁共振(NMR)和穆斯堡尔 效应(ME)[10-13] 核磁共振和穆斯堡尔效应都属于核技术.它们有共同的物理基础,都是研究物质中原子核处的局部电、磁场对核能级的影响.但是,核磁共振的跃迁发生在由于塞曼效应核基态劈裂而成的次能级之间,而穆斯堡尔效应是在原子核基态与激发态能级     

核磁共振波谱在肿瘤诊疗中的应用研究进展

在介绍肿瘤样品代谢物的核磁共振波谱技术的研究方法的基础上,从离体组织和活体组织两个方面综述核磁共振波谱(NMR)在诊断肿瘤方面的应用进展,分析了它在肿瘤诊疗中的应用前景。在离体组织方面,人们通过1H和31P-NMR谱观测病人的体液样品、培养的细胞、切除的组织等来研究脂质、磷脂等代谢物的分布,观测肿瘤与对照组织之间的差别。其中利用组织提取物的方法能够得到分辨率较高的图谱,非常适合应用于肿瘤诊断和治疗方法的研究。高分辨魔角旋转(HR-MAS)的方法在肿瘤诊断研究方面展现出新的生命力,利用高分辨魔角旋转技术可以直接得到组织细胞中很多分子水平的代谢物结构和组成信息,因此它在癌症的早期诊断中具有很好的前景。在活体核磁共振波谱诊断肿瘤方面,主要应用1H和31P核磁共振波谱,结合MRI为非侵入性肿瘤分析提供了一种临床可用的方法。MRI与MRS技术的结合将使核磁共振波谱在医学领域有更大的应用空间。     

日本科学家获取超密实物质态

 2003年10月19日日本一研究小组声称,他们成功地在实验室再现超密实物质态,它可以与中子星内部物质状态相比拟:其密度超过水密度1015倍(即1000万亿倍)。这是一项巨大成果,可以期待在理解中子星内部发生的作用过程方面做出最重要的贡献。众所周知,关于中子星原先只是建立了理论上的推测而已。中子星由于巨大恒星体坍缩而被“封装”,最初其大小超过我们太阳1.5倍,但是最后被压缩成直径仅为20千米的球形,中子星仿佛是一个巨大的原子核。此外,科学家还获得了有关质子和中子结构的新知识。