Development of NMR probes for quadrupolar nuclei

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05574
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Takahashi Masato 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 上級研究員 (60392015)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 四極子核 / 広幅NMR / リンギング / デッドタイム / 双極子相互作用 / 片側NMR / TD-NMR

Outline of Final Research Achievements

Some quadrupole nuclei are very difficult to observe due to their strong quadrupole interaction. The NMR spectra of such nuclei become broadened, which means NMR signals disappear in a very short time. The reason why these measurements are difficult is that the residual component of the high-power excitation pulse, called ringing, completely conceals the subsequent NMR signals. In this study, we developed a spectrometer and NMR probe that can dramatically reduce ringing and shorten dead time to address this issue. As a result, we have developed an NMR spectrometer that is effective not only for quadrupole nuclei but also for the measurement of dipole interactions in polymers and single-sided NMR that uses CPMG frequently.

Free Research Field

NMR装置開発

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

NMRは化学・生物学の分析装置として幅広く使われているが、現在主に測定しやすい核種、試料状態を測定している。具体的には、液体状の水素核がもっとも多く、近年では試料の高速回転により固体状のものも測定可能となっている。しかし、これらはNMRが本来測定可能な情報の一部にすぎず、NMRのポテンシャルを全く有効活用できていない。特に問題となるのは、一部の四極子核や双極子相互作用によりNMR信号が極端に短くなっている場合である。このNMR信号に含まれる有用な情報は、NMR信号を励起するパルスの残余成分に隠蔽され測定できなかった。この残余成分を極限まで小さくしより多くの情報を得られる装置を開発した。