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固体核磁光谱
固体核磁光谱（solid-state nuclear magnetic resonance spectroscopy，简称ssNMR）是一种用于研究固体样品中原子核的磁共振现象的技术。
与传统的液体核磁共振（NMR）相比，固体核磁光谱具有更广泛的应用领域，可以用于研究各种不同类型的样品，包括晶体、玻璃、纤维、胶体等。
在固体核磁光谱中，样品通常以粉末的形式存在。
通过给样品施加强烈的磁场，使其原子核的状态分裂成不同的能级，然后通过施加射频脉冲来激发这些能级之间的跃迁。
样品中的原子核会吸收特定频率的射频辐射，并产生特征性的共振信号。
通过测量这些共振信号的频率和强度，可以获得有关样品中原子核的信息，如化学位移、耦合常数、分子结构等。
固体核磁光谱在材料科学、固体化学、生物化学等领域中具有广泛应用。
它可以用于研究材料的结构、组成、动力学等方面的问题，为新材料的设计和优化提供支持。
此外，固体核磁光谱还可以用于研究生物分子在固体样品中的结构和功能，为药物研发和生物医学研究提供帮助。
总的来说，固体核磁光谱是一种强大的工具，可以帮助科学家们深入了解固体样品中原子核的行为和性质，从而推动材料科学和化学等领域的研究进展。
物理化学学报Acta Phys. -Chim. Sin.2020,36 (4), 1911014 (1 of 2)[Spotlight] doi: 10.3866/PKU.WHXB201911014 固体核磁共振研究进展—邓风研究员及其团队专访《物理化学学报》编辑部北京大学化学与分子工程学院，北京100871Interview with Professor Feng Deng and His Research Team on the Solid-State NMR ResearchEditorial Office of Acta Physico-Chimica SinicaCollege of Chemistry and Molecular Engineering, Peking University, Beijing 100871, P. R. China.Email:************.cn.Published online: November 11, 2019.与X射线衍射相比，固体核磁共振(NMR)作为一种重要的谱学技术，它对体系中的近程有序变化更为敏感，非常适合用于研究各类非晶固体材料的微观结构和动力学行为，能够提供原子分子水平的结构信息。
固体NMR已被广泛应用于多相催化、聚合物、玻璃、锂电池、纳米材料、药物和膜蛋白等诸多研究领域。
近年来，随着高场NMR谱仪(800 MHz及以上)和超高速(60 kHz及以上)魔角旋转探头的应用以及各类先进一维、二维脉冲实验技术和超极化技术的研发，极大地促进了固体NMR方法学的发展及其应用范围的拓展。
我们有幸采访了固体核磁共振专家，《物理化学学报》“固体核磁共振”特刊的客座编辑邓风研究员，为我们分享他的固体核磁共振研究经历及对固体核磁共振的现状和发展趋势的看法。
问题1：邓风研究员，在您的科研生涯中从事过哪些方面的研究？您从什么时候开始从事固体核磁共振方面的研究？回答：我从1988年到中国科学院武汉物理与数学研究所读研究生开始就一直从事固体核磁共振方面的研究工作，并于1992年开始专注于以沸石分子筛为代表的固体酸催化剂的结构与性能的固体NNR研究。
固体核磁共振————在高分子材料分析中的研究学院：纺织与材料学院班级：高分子材料与工程09（1班）姓名：钟慧学号：40901020122固体核磁共振在高分子材料分析中的研究摘要:简述固体核磁共振(NMR) 技术的特点及其在高分子材料分析中的研究进展,着重介绍其在结构表征与反应进程监视、材料机械性能测定、动力学过程及多组分高分子材料研究中的主要方法。
关键词:固体核磁共振;高分子材料;交叉极化;魔角旋转1概述自1945 年底美籍科学家Bloch 和Purcell 首次观测到宏观物质核磁共振(NMR) 信号以来，已过了60多年。
在这60 年内,由于其在结构分析方面的特殊优势,NMR 理论和谱仪技术得到了迅速的发展和推广。
到目前为止,NMR 技术已经在物理、化学、材料、生物和医学等多个学科得到了广泛的应用。
NMR 波谱学研究的对象是原子核自旋。
自旋核之间的偶极-偶极相互作用和标量耦合相互作用能够分别提供原子核间距或化学键二面角等分子几何信息,从而使从分子和原子水平上研究宏观物质成为可能。
傅立叶变换核磁共振及二维核磁共振技术的出现,为固体核磁共振和核磁共振成像奠定了基础,是核磁发展史上的一大突破。
而核磁共振成像的出现则使NMR 谱学扩展到医学领域。
除常用的测定有机化合物的结构、构型外,NMR 方法还可从原子、分子水平上揭示材料微观结构和功能间的关系。
如催化剂表面活性中心及其与反应分子的相互作用机制;新材料制备过程中,各种元素的原子相互结合的机理;高分子材料中化学结构、晶态与非晶态、链运动、链构象等结构信息;纳米晶体或原子簇的聚集状态及导致其特殊的物理性质和产生量子化效应的原因;生物大分子的二级、三级结构等等。
在物理、化学、材料和矿物等方面的研究中,常常遇到无法溶解的固体样品。
或者,需要了解样品在固体状态下的结构信息,如高分子链构象、晶体形状、形态特征等。
这时就可以利用固体NMR 方法直接进行测试。
2 固体NMR 的特点固体高分辨核磁共振(Solid-state High Resolution Nuclear Magnetic Resonance) 技术是一种重要的结构分析手段。
生物多糖结构解析中的核磁共振(nmr)技术
核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance, NMR）技术在生物多
糖结构解析中具有重要的应用。
NMR技术基于原子核在外加
磁场作用下的能级差异和核磁共振现象，能够提供关于化学物质中的原子核类型、化学位移、耦合常数、相对丰度和分子结构等信息。
在生物多糖结构解析中，NMR技术主要应用于以下几个方面：
1. 化学位移分析：NMR技术通过测量化学位移可以确定各个
原子核的位置，从而帮助确定生物多糖的结构。
2. 耦合常数分析：NMR技术可以测量耦合常数，即不同原子
核之间的相互作用强度和关系，通过耦合常数可以进一步确定生物多糖的空间构型。
3. 动力学分析：NMR技术可以通过测量不同位点的核磁共振
强度变化来研究生物多糖的结构动力学，包括构象变化、分子间相互作用等。
4. 转动速率分析：NMR技术可以通过测量T1和T2等弛豫时
间来研究生物多糖的转动速率，从而揭示其在溶液中的构象和动力学特性。
总之，NMR技术在生物多糖结构解析中发挥着重要作用，可
以提供关于生物多糖的结构、构象、动力学和相互作用等方面的信息，为生物医学和药物研究提供有力支持。
固体核磁分峰拟合1.引言1.1 概述在固体核磁共振（NMR）技术中，分峰拟合是一种常用的分析方法。
当我们对某个固体样品进行核磁共振实验时，通过强磁场作用下，样品原子核会产生特定的共振信号。
这些信号可以被记录并转换为核磁共振谱图，其中包含了丰富的信息。
然而，由于固体样品中原子核的环境复杂，谱图往往呈现多个峰的形式。
为了从谱图中准确提取出各个峰的参数，我们需要借助分峰拟合方法。
分峰拟合可以将谱图中的峰拟合为高斯曲线或者洛伦兹曲线，从而得到每个峰的位置、面积、峰宽等信息。
分峰拟合在固体核磁共振分析中有着广泛的应用。
它可以用于定量分析样品中某个特定分子的含量，还可以帮助我们研究样品的结构和动力学性质。
通过分峰拟合，我们可以得到更加精确和详细的核磁共振谱图信息，为进一步的研究提供重要的基础。
本文将介绍固体核磁共振技术以及核磁共振谱图的分析方法，并重点探讨了分峰拟合的原理和应用。
通过对分峰拟合方法的研究和应用，我们可以更准确地获得样品的核磁共振谱图信息，并为相关领域的研究提供有力支持。
1.2文章结构文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要分为三个部分进行讨论。
首先，在引言部分将对固体核磁分峰拟合的概述进行介绍，包括该技术的基本原理、应用领域以及研究意义。
其次，在正文部分，将详细介绍核磁共振技术的基本知识，包括核磁共振的原理、仪器设备和实验操作方法等内容。
同时，还将探讨核磁共振谱图的分析方法，包括化学位移、耦合常数和峰形分析等方面内容。
最后，在结论部分将详细介绍固体核磁分峰拟合的方法，并讨论其在实际应用中的前景和潜在的发展方向，以及可能的挑战和限制。
通过这样的结构安排，本文旨在给读者提供一个全面而深入的了解固体核磁分峰拟合技术的文章。
1.3 目的本文的目的是探讨固体核磁共振谱图的分峰拟合方法及其在实际应用中的前景。
通过对固体样品进行核磁共振谱图分析，我们可以获取关于样品分子结构、动力学信息以及相互作用的重要信息。
NMR技术在化学分析中的应用NMR技术是当今化学分析领域中最重要的一种方法。
它基于核磁共振现象，可以获取物质分子的结构、构型和化学环境等信息。
因此，NMR技术被广泛应用于有机合成、材料科学、药物设计等领域。
本文将探讨NMR技术在化学分析中的应用。
一、NMR技术简介NMR技术是一种基于核磁共振现象的分析方法。
它的原理是利用物质中核自旋的磁性性质，在静磁场和射频场的作用下发生共振吸收。
当外加的射频脉冲与样品内部的核自旋共振时，会产生一个能量转移，而这种转移会引起信号的出现。
信号的大小和形状取决于样品分子内部的结构、环境和排列方式等因素。
NMR技术可以针对不同类型的核进行分析。
目前使用最广泛的是氢核、碳核和氮核NMR。
除此之外，磷核、硫核、氟核、锂核等也可以被应用在一些特别的分析中。
二、化学结构分析NMR技术在化学结构分析中有着广泛的应用。
通过测量核磁共振信号，可以确定分子的化学结构。
氢谱和碳谱是最常见的两种NMR谱图。
氢谱可以展示物质中氢原子的化学环境，如化学位移、耦合常数和强度等。
而碳谱则可以确定物质中碳原子的化学环境，如化学位移、态数和强度等。
三、动力学研究除了结构分析外，NMR技术也可以用于动力学研究。
化学反应和分子运动的速度和机制等都可以通过NMR技术得到详细的了解。
例如，反应平衡的测量、反应速率定量、热力学参数测量等。
四、晶体学应用NMR技术也可以在固体化学分析中应用。
当一个分子被锁定在晶体中时，NMR技术可以探测其结构和运动。
晶体中固体分子的特殊性质使得NMR信号更加明显，尤其是不同方向的化学位移是非常明显的。
五、生化分析生物大分子的NMR分析是最近几年的一个新生领域。
通过NMR技术可以获取蛋白质、核酸等分子的结构信息和化学动力学特征。
NMR技术在这个领域的发展为人类治疗多种疾病的药物设计提供了新的思路。
六、结语NMR技术已成为化学分析中的核心技术之一。
它的精度、灵敏度和选择性都很高。
NMR技术可以应用在有机合成、材料科学、生物化学等多个领域。
二维NMR谱与有机化合物和药物结构分析随着化学、化工、生化、制药等研究领域的迅猛发展，人们越来越关注蛋白质、天然及合成药物或其他天然产物等复杂分子的结构和构型。
从1970年代起国际上发展了自旋-自旋耦合质子的二维NMR技术，即在同核1H-1H 化学位移相关谱中，采用各种脉冲序列，在两个独立的时间域进行两次傅里叶变换得到两个独立的垂直频率坐标系的谱图。
二维NMR 大大提高了谱分辨率，清楚准确地反映出各种复杂分子结构中各种原子之间的链接、耦合及空间信息。
二维核磁共振谱主要有三类谱图：J分解谱（即自旋耦合分解谱）、化学位移相关谱和多量子跃迁谱。
其中化学位移相关谱（又称δ-δ谱）是二维核磁共振谱的核心，它表明共振信号的相关性。
这其中共有三种位移相关谱：同核耦合、异核耦合和化学交换。
在研究中可以通过相敏的1H-1H化学位移相关谱研究分子结构中各种氢的相关性，再通过灵敏度增强的异核位移相关谱，1H-13C 相关谱实验以及带有梯度场脉冲的1H-13C异核远程相关实验来研究分子结构中碳与氢的互相键合与耦合关系，还可以通过空间效应谱实验来研究更为复杂的分子空间立体结构。
1H-1H化学位移相关谱是全相关谱，在该谱中，可发现所有同为相同自旋体系部分的质子的交叉峰，这种技术的优势在于它可以在共振重叠的地方解释谱图，得到的信息在研究肽和蛋白质的结构时十分重要。
13C-1H异核多量子化学位移相关谱实验和13C-1H异核多键远程相关谱实验也称为反向（inverse）实验，即通过采集1H的信号，显示13C-1H之间的相关信号；与它们相反的正向实验分别是二维异核化学位移相关谱（XHCORR）和长程耦合的异核位移相关谱（COLOC），是通过采集13C信号显示13C-1H之间的相关信号。
反向实验由于是采集具有最高?酌值（旋核比）的1H信号，因此灵敏度比正向实验高很多。
这种技术使得13C化学位移能够与那些相隔2～3个键的质子的化学位移相关。
EVA相结构的固体NMR研究
王立英1，方鹏飞2，陈喆2,冯继文1*
1，波谱与原子分子物理国家重点实验室，中国科学院武汉物理与数学研究
所，武汉430071
2，物理科学与技术学院，武汉大学，武汉430072 关键词：乙烯－醋酸乙烯共聚物固体NMR 相结构链扩散
乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）是最主要的乙烯共聚物之一。
与PE相比，EVA 由于分子链上引入醋酸乙烯(VA)单体，从而降低了结晶度，提高了柔韧性、耐冲击性、与填料相容性和热密封性，并具有较好的耐环境应力开裂性，良好的光学性能、耐低温性及无毒的特点，因此用途非常广泛。
我们知道，半晶共聚物由晶相和非晶相组成，其结构和链动力学决定了性能。
EVA共聚物是一种多相结构，由于其具有很重要的工业应用价值，过去几十年来获得了广泛的研究, 发现EVA 由三种不同的相组成：正交晶相、单斜晶相和非晶相。
然而对于各相的定量组成和其中的高分子链动力学还缺乏仔细、系统的研究1－6。
我们通过固体磁共振（NMR）谱和NMR动力学参量的测量系统地研究了EVA材料的相结构和链的运动。
我们的结果表明，EVA不能简单地由上述三相模型来描述，实际上EVA包含三种晶相, 除单斜晶相外，还存在两种不同的正交晶相：刚性的晶相芯和运动性较强的晶相。
弛豫时间和NOE测量揭示出刚性晶相中的CH2刚性链段绕链轴作flip-flop，同时沿链方向跳跃（hopping）；而运动性较强的晶相则呈现出激活的α过程，即绕链轴快速转动和同时的沿链方向跳跃。
另一方面，非晶相也由两种不同的分量组成：运动受限的各相异性的非晶界面相和液体型的非晶相。
图1a、b分别是EVA的一般13C CP-MAS谱和13C的纯晶相谱。
谱峰的归属标注在图中，EV共聚单体的甲基、亚甲基、次甲基以及羰基峰的化学位移分别为21,43,71和170ppm.PE共聚单体的亚甲基峰的化学位移位于31和35ppm的区域内。
从图1a中我们可以看到单斜晶相、正交晶相以及非晶相的信号，分别用M、O和A标识。
在13C的纯晶区谱中属于非晶区以及EV共聚单体的信号消失了，表明EV单体位于晶区外。
图2为非晶峰31ppm的横向强度随偶极去相时间变化的半对数图。
从图中可以清楚看出整个的衰减曲线分成两个部分：起始快的衰减和随后非常慢的衰减，其弛豫时间T
（13C）分别为61和1246μs，反映非晶相中存在两个不同的分量。
2
在具有长T
(1246 µs)的非晶部分中，链是高度运动的类液体型的。
而对于快速
2
衰减的非晶部分，链的运动是受限的，这种受限的运动不能完全平均掉1H-13C间的偶极耦合，残存的偶极相互作用导致磁化强度的快速散相。
我们把运动受限的分量解释为界面非晶。
进一步，我们通过旋转坐标下的1H自旋－晶格弛豫时间
测量证实在晶相和非晶相间存在快速的1H自旋扩散，表明上述非晶界面相的解释是合理的。
图3a和b分别为非晶相(31ppm)和晶相(33ppm)13C的纵向磁化强度随恢复时间变化的半对数图。
从图3a中看出，非晶相磁化强度弛豫很快，且遵从单指数衰减规律，既弛豫通过1H-13C偶极过程进行。
由单指数模拟得到非晶13C自旋-晶=0.33 s。
然而，图3b显示的晶体弛豫行为明显不同于非晶态：磁格弛豫时间T
1
化强度随时间的衰减不是单指数的，开始时快速衰减，其后衰减逐步变慢。
为了
1/4
3, Brogly M, Nardin M, Schultz J. J App Polym Sci, 1997,64: 1903.
4, Gospodinova N, Zlatkov T, Terlemezyan L. Polymer,1998,39: 2583.
5, Kennedy MA, Peacock AJ, Failla MD, Lucas JC, Mandelkern L. Macromolecules,
1995, 28: 1407.
6, Zhiqiang Su, Ying Zhao, Yizhuang Xu, et al. Polymer,2004,45: 3693.
NMR Characterization on Phase structure and Dynamics of
Ethylene-Vinyl Acetate Copolymer
Wang Liying 1, Fang Pengfei 2, Chen Zhe 2, Feng Jiwen 1*
1,State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics (Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Science), Wuhan 430071,China
2, Department of Physics, Wuhan University, Wuhan 430071,China
O
H
3-CH 2-CH 2-C-CH
2-CH 2-CH 2-CH 2-
5
4 A
OC=O-CH3
2
1 M
4
5
3 1
2
*S *S
Figure 1. (a) 13C CP spectrum with a contact time of 2 ms. (b) The ‘pure-crystalline’13C CP spectrum of EV A obtained by using a Torchia pulse sequence. Figure 2. The semilogarithmic plot of
the peak height of the line at 31ppm as a function of τt .
20 ppm
45
5s
20s
60s
100s
delays are given above the spectra. (b) Same as a but with pulsed saturation of proton during the recycle delay.。
