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과학

고체 핵자기공명

고체 핵자기공명과학
영문명
Solid-state nuclear magnetic resonance
약칭
SS-NMR
시료 상태
고체
대표 측정 기법
매직 앵글 스피닝
고체 핵자기공명은 고체 시료 안의 원자핵을 관측해 국소 구조와 운동에 관한 정보를 얻는 분석법이다. 시료 전체에 규칙적인 결정 배열이 없어도 적용할 수 있어 비정질 물질도 연구 대상이 된다.

용액으로 만들지 않고 분석한다

고체를 용매에 녹이면 원래 고체에서 유지되던 주변 환경이나 배열이 달라질 수 있다. 고체 핵자기공명은 고체 상태의 시료를 대상으로 핵 주변의 정보를 조사한다. 따라서 용액에서 얻은 스펙트럼을 단순히 고체 구조의 복사본으로 취급하는 접근과 구별된다.

국소 구조를 본다는 의미

관측하는 핵의 가까운 주변 환경이 신호에 반영되므로 시료 전체에 장거리 주기성이 반드시 있어야 하는 것은 아니다. 유리나 고분자처럼 구조가 복잡하거나 무질서한 고체도 분석할 수 있다. 다만 국소적인 정보가 나온다는 말은 물질 전체의 원자 배치를 한 번에 완전히 복원한다는 뜻은 아니다.

시료를 기울여 회전시키는 이유

고분해능 측정에서 널리 쓰이는 매직 앵글 스피닝은 시료의 회전축을 외부 자기장 방향에 대해 약 54.7도로 두고 빠르게 회전시키는 기법이다. 이 각도와 회전은 방향 의존적인 상호작용의 영향을 줄이는 데 활용된다. 모든 측정이 이 방식이어야 하거나 모든 선폭이 완전히 사라진다는 의미는 아니다.

핵 사이의 관계를 조사한다

서로 다른 핵종을 선택해 측정하고 화학적 이동을 비교하면 주변 화학 환경의 차이를 살필 수 있다. 적절한 실험에서는 결합을 통한 연결이나 공간적으로 가까운 핵 사이의 관계도 조사한다. 무엇을 연결 정보로 해석할지는 사용한 실험과 상호작용에 따라 구분해야 한다.

관련 문서

핵자기공명 / 원자핵 / 자기장 / 고분자 / 유리 / 결정 / X선 회절 분석 / 분광학