2018 Fiscal Year Research-status Report
Extension of deuterium NMR spectroscopy of paramagnetic solids for analysis of molecular structure
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17K05741
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
飯島 隆広 山形大学, 学士課程基盤教育機構, 准教授 (20402761)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 核磁気共鳴 / 固体 / 重水素 / 常磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体ＮＭＲ分光法のなかでも重水素核（２Ｈ）の固体ＮＭＲは，固体物質における分子の静的構造だけでなく動的構造（分子運動）を調べるための極めて有力な方法である．しかし，これまでの研究対象は反磁性化合物が圧倒的多数であり，常磁性化合物に対しては，不対電子の影響により測定及び解析が困難となることから，興味深い測定対象系があるにもかかわらず，研究報告例は極僅かであり，得られる情報も限られていた．我々は常磁性固体の分子構造を精密に調べるために，重水素ＮＭＲの一連の手法の開発を目指している．本研究では，これまでの固体重水素ＮＭＲ法を拡張し，得られる情報の量や精度を向上させる．
研究計画調書に記した２つの新規な測定法のうち，１つ目の化学サイト分離法については昨年度に実現のメドをつけていた．本年度はまず反磁性及び常磁性のモデル化合物の実測スペクトルを詳細に解析した．その結果，反磁性のグリシンでは静的な－ＣＤ２－と動的な－ＮＤ３の２種類の重水素のスペクトルが運動性の違いに基づき分離された．また常磁性の硝酸サマリウムでは，１８０°フリップ運動の相関時間が異なる結晶水と配位水の２成分にスペクトルが分離された．
本年度はさらに２つ目の新規測定法の開発にも着手した．申請書では二面角決定法の開発を予定していたが，測定法の詳細をつめていく段階において，現状では目的とするスペクトルを得ることが困難であることが分かり，当該手法の開発は断念した．しかしながら測定法の検討を重ねる中で，高精度なスペクトル解析に資する別なパルス照射方法を思いついた．数値シミュレーション解析とモデル化合物での測定により，この２つ目の方法についても実現にメドをつけた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では２つの新規な固体重水素ＮＭＲ測定法の開発を提案している．１つ目は異なる化学サイトのスペクトルを分子運動の違いを利用して分離する方法である．研究計画調書に記載した通りのラジオ波パルス列の照射により，モデル化合物において２つの化学サイトを分離することに成功した．２つ目の二面角決定法については残念ながら開発を断念するに至ったが，測定法を検討する中で別な新規パルス照射方法を思いついた．この別法が実現すれば，従来よりも高精度に相互作用パラメータや分子運動の相関時間を見積もることが可能になる．数値計算シミュレーションにより，理想的なパルス条件下で目的とする二次元ＮＭＲスペクトルが得られることを確認した．さらに設計したパルス列を既存の固体ＮＭＲシステムに組み込み，モデル化合物を用いて所望のスペクトルが得られることも確認した．
以上のように、２つの新規測定法のうち１つは開発を既に完了し、もう一つについても開発にメドがついているため，研究は「おおむね順調に進展している」と評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究活動の中で考案した新規測定手法について研究を仕上げていく．具体的には，より効果的となるパルス照射タイミングを数値計算シミュレーションにより検討する．そのパルス列をＮＭＲシステムに組み込み，モデル化合物で所望のスペクトルを取得する．さらに得られたスペクトルを解析し，相互作用パラメータや分子運動の相関時間が高精度に見積もられることを示す．
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| Causes of Carryover |
残金は少額である．残金が生じた理由は，次年度に繰り越した方がより効果的に補助金を利用できると考えたためである．
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Research Products
(3 results)
