半導体用語集

核磁気共嗚法

英語表記:NMR: Nuclear Magnetic Resonance

 原子核の核磁気モーメントと電磁波の吸収の関係を利用した分子構造解析法である。
 原子核は一つの小さな磁石の性質を持っている(核磁気モーメント)。それを磁場の中に置くと二つの配向を取り,二つの異なるエネルギーに分裂する(ゼーマン分裂)。ここに電磁波を照射すると二つのエネルギー差に相当する吸収(共鳴吸収)が起きる。この吸収はもちろん核種によって異なるが,同種の核でも,核の周囲の状況たとえば,電子密度や他の原子核の有無によって変化する。そこで吸収スペクトルから分子構造や状態に関する情報がえられる。測定に当たっては電磁波の照射および信号の検出の仕方に二通りある。一つは,静磁場あるいは周波数を掃引しながら弱い連続波を照射し吸収を観測する方法で,CW法(Continuous Wave)という。スペクトルの幅が広い時は一般にCW法が用いられる。他は,強い電磁波をパルス的に照射し,その後に現われる自由誘導減衰(FID: Free Induction Decay)信号を観測する方法で,パルス法という。FID信号は時間軸に対する信号となるので,これをフーリエ変換して周波数スペクトルをえる。パルス法は感度が高くパルスの組み合わせにより種々の測定ができる。
 液体や溶液のスペクトルは線幅が狭く化学シフトの測定やスピン-スピン結合から分子構造を推定・解明することができる。固体試料では通常スペクトル幅が広く波形解析を必要とし,そこから構造や運動に関する情報をえている。しかし,固体高分解能NMRが発達し,液体と同じような線幅の狭いスペクトルがえられるようになり分子構造の推定も可能になっている。
 本方法は原理的にはバルクを対象にしており,表面界面の感度がよくないが,いわゆる表面分析法には分子構造や分子運動の情報をえる手法が少ないので,多孔質物質に吸着させて表面積を広くして分析するなどの工夫により,固体表面・界面への応用も行われている。


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