核磁共振光譜法 | cosy二維核磁共振光譜
此條目介紹的是核磁共振現象作為光譜技術的應用。關於其在醫學方面的應用,請見「磁共振成像」。核磁共振光譜學(英語:NuclearMagneticResonancespectroscopy,NMR),簡稱核磁共振或核磁,是一門將核磁共振現象應用於測定物質微觀結構的分析技術與學說。物質是由原子構成的,量子力學研究發現,某些原子的原子核同時具有核磁矩與核自旋帶來的角動量,因此在強靜態磁場下與射頻電磁波會發生核磁共振現象,並產生能反映其內部結構的射頻電磁光譜反饋,即核磁共振光譜。[1]:5-38研究者對所得的核磁共振光譜進行分析,需要時可以調整樣...
此條目介紹的是核磁共振現象作為光譜技術的應用。關於其在醫學方面的應用,請見「磁共振成像」。核磁共振光譜學(英語:Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy, NMR),簡稱核磁共振或核磁,是一門將核磁共振現象應用於測定物質微觀結構的分析技術與學說。物質是由原子構成的,量子力學研究發現,某些原子的原子核同時具有核磁矩與核自旋帶來的角動量,因此在強靜態磁場下與射頻電磁波會發生核磁共振現象,並產生能反映其內部結構的射頻電磁光譜反饋,即核磁共振光譜。[1]:5-38 研究者對所得的核磁共振光譜進行分析,需要時可以調整樣品製備、選擇或設計特定的射頻脈衝序列以獲得特定的資訊。
歷經半個多世紀的發展,隨著物理學界對核自旋動力學的理解逐漸深入,核磁共振光譜學產生出了眾多分支技術與學說,包括最初的氫譜與碳譜,以及後續逐步發展出來的多核核磁、固態核磁[2]、二維核磁、動態核磁、同位素標記核磁等,同時也已從最初的測定分子結構[3]拓展到更廣泛的各學科領域,包括材料學、晶體學[4]、生物化學[5]、分子生物學[6]、分子動力學[7]、高分子科學[8]、藥劑學[9]、環境科學[10]等。
早期[編輯]1920年代,物理學界通過斯特恩-革拉赫實驗等諸多實驗認識到了電子自旋的存在,人們猜測,若原子核也存在自旋性質,原子光譜里的諸多現象就能得到解釋。1939年,拉比等人將氫分子束置於靜態磁場下,並給予射頻電磁波輻射,發現某個特定頻率的電磁波被集中吸收了,這是人類史上首次探測到核磁共振現象。1946年,史丹福大學的布洛赫等人對核磁矩在核磁共振中的行為進行了推測,因此在樣品水旁放置了能探測射頻輻射的銅線圈,成功的檢測到了射頻能量的吸收;[11] 幾乎在同一時間,哈佛大學的珀塞爾等人也用相似的方法從一小塊樣品蠟中探測到了氫原子磁矩對於射頻輻射的吸收;[12] 這兩項實驗標誌著核磁共振開始從理論發展為一門技術。
1948年,布隆伯根等人發現了固態核磁與液態核磁的差異,即前者的信號頻率更寬,同時詮釋了核弛豫概念。[13] 1949至1950年,奈特等科學家分別通過對諸如氟-19與磷-31等其他核素的核磁實驗發現了化學位移的存在。[14] 1951年,帕卡德等人首次對乙醇進行了核磁實驗並得到了其氫譜,這一研究向學...