Твердотельный ядерный магнитный резонанс

Твердотельный ЯМР-спектрометр 900 МГц (21,1 Тл ^[1] ) в Канадском национальном центре сверхвысокопольной ЯМР для твердых тел

Спектроскопия ЯМР твердого тела ( ssNMR ) — это метод характеризации структуры атомного уровня в твердых материалах, например, порошках, монокристаллах и аморфных образцах и тканях, с использованием спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Анизотропная часть многих спиновых взаимодействий присутствует в ЯМР твердого тела, в отличие от ЯМР в растворе, где быстрое опрокидывающееся движение усредняет многие спиновые взаимодействия. В результате спектры ЯМР твердого тела характеризуются большей шириной линий, чем в ЯМР растворе, что может быть использовано для получения количественной информации о молекулярной структуре, конформации и динамике материала. ЯМР твердого тела часто сочетается с вращением под магическим углом для устранения анизотропных взаимодействий и улучшения разрешения, а также чувствительности метода.

Роторы Bruker MAS. Слева направо: 1,3 мм (до 67 кГц), 2,5 мм (до 35 кГц), 3,2 мм (до 24 кГц), 4 мм (до 15 кГц), 7 мм (до 7 кГц)

Взаимодействие ядерных спинов

Резонансная частота ядерного спина зависит от силы магнитного поля в ядре , которое может быть изменено изотропными (например, химический сдвиг , изотропная J- связь ) и анизотропными взаимодействиями ( например, анизотропия химического сдвига , дипольные взаимодействия). В классическом эксперименте ЯМР в жидком состоянии молекулярные переворачивания, происходящие из-за броуновского движения, усредняют анизотропные взаимодействия до нуля, и поэтому они не отражаются в спектре ЯМР. Однако в средах с нулевой или малой подвижностью (например, кристаллические порошки, стекла, большие мембранные везикулы, молекулярные агрегаты) анизотропные локальные поля или взаимодействия оказывают существенное влияние на поведение ядерных спинов, что приводит к уширению линий спектров ЯМР.

Химическая защита

Химическое экранирование является локальным свойством каждого ядерного участка в молекуле или соединении и пропорционально приложенному внешнему магнитному полю. Внешнее магнитное поле индуцирует токи электронов в молекулярных орбиталях. Эти индуцированные токи создают локальные магнитные поля, которые приводят к характерным изменениям резонансной частоты. Эти изменения можно предсказать из молекулярной структуры с помощью эмпирических правил или квантово-химических расчетов.

В общем, химическое экранирование анизотропно из-за анизотропного распределения молекулярных орбиталей вокруг ядерных участков. При достаточно быстром вращении под магическим углом или под действием молекулярного переворачивания в растворном ЯМР анизотропная зависимость химического экранирования усредняется по времени до нуля, оставляя только изотропный химический сдвиг .

Дипольная связь

Векторы, важные для дипольной связи между ядерными спинами I ₁ и I ₂ . θ — угол между вектором, соединяющим I ₁ и I ₂ , и магнитным полем B.

Ядерные спины проявляют магнитный дипольный момент , который генерирует магнитное поле, взаимодействующее с дипольными моментами других ядер ( дипольная связь ). Величина взаимодействия зависит от гиромагнитного отношения видов спинов, межъядерного расстояния r и ориентации по отношению к внешнему магнитному полю B вектора, соединяющего два ядерных спина (см. рисунок). Максимальная дипольная связь определяется константой дипольной связи d ,

${\displaystyle d=\hbar \left({\frac {\mu _{0}}{4\pi }}\right){\frac {1}{r^{3}}}\gamma _{1}\gamma _{2}}$,

где γ ₁ и γ ₂ — гиромагнитные отношения ядер, — приведенная постоянная Планка , — проницаемость вакуума . В сильном магнитном поле дипольная связь зависит от угла θ между межъядерным вектором и внешним магнитным полем B (рисунок) согласно ${\displaystyle \hbar }$ ${\displaystyle \mu _{0}}$

${\displaystyle D\propto 3\cos ^{2}\theta -1}$.

D становится равным нулю при . Следовательно, два ядра с вектором дипольной связи под углом θ _m = 54,7° к сильному внешнему магнитному полю имеют нулевую дипольную связь. θ _m называется магическим углом . Вращение под магическим углом обычно используется для удаления дипольных связей, более слабых, чем скорость вращения. ${\displaystyle \theta _{m}=\arccos {\sqrt {1/3}}=\arctan {\sqrt {2}}\simeq 54.7^{\circ }}$

Квадрупольное взаимодействие

Ядра со спиновым квантовым числом >1/2 имеют несферическое распределение заряда и связанный с ним тензор электрического квадрупольного момента. Ядерный электрический квадрупольный момент связывается с окружающими градиентами электрического поля. Ядерная квадрупольная связь является одним из крупнейших взаимодействий в ЯМР-спектроскопии, часто сопоставимым по размеру с зеемановской связью. Когда ядерная квадрупольная связь не является пренебрежимо малой по сравнению с зеемановской связью, для правильного описания спектра ЯМР необходимы поправки более высокого порядка. В таких случаях поправка первого порядка к частоте перехода ЯМР приводит к сильному анизотропному уширению линии спектра ЯМР. Однако все симметричные переходы между уровнями и не подвержены влиянию частотного вклада первого порядка. Частотный вклад второго порядка зависит от полинома Лежандра P ₄ , который имеет нулевые точки при 30,6° и 70,1°. Эти анизотропные расширения можно устранить с помощью DOR (Double angle Rotation), где вы вращаетесь под двумя углами одновременно, или DAS (Double Angle Spinning) ^[2] , где вы быстро переключаетесь между двумя углами. Оба метода были разработаны в конце 1980-х годов и требуют специализированного оборудования (зонда). Многоквантовое вращение под магическим углом (MQMAS) ЯМР было разработано в 1995 году и стало рутинным методом получения твердотельных ЯМР-спектров высокого разрешения квадрупольных ядер. ^{[3] [4]} Похожий метод MQMAS — это сателлитное переходное вращение под магическим углом (STMAS) ЯМР, разработанное в 2000 году. ${\displaystyle m_{I}}$ ${\displaystyle -m_{I}}$

J-образная муфта

J -связь или косвенная ядерная спин-спиновая связь (иногда также называемая «скалярной» связью, несмотря на то, что J является тензорной величиной) описывает взаимодействие ядерных спинов через химические связи . J-связи не всегда разрешаются в твердых телах из-за обычно больших ширин линий, наблюдаемых в ЯМР твердого тела.

Другие взаимодействия

Парамагнитные вещества подвержены сдвигу Найта .

Формы линий ЯМР в твердом теле

Порошковый узор

Моделирование формы различных порошковых паттернов для различных параметров асимметрии и анизотропии химического сдвига . ${\displaystyle \eta }$ ${\displaystyle \Delta _{CS}}$

Порошковый узор возникает в порошковых образцах, где кристаллиты случайным образом ориентированы относительно магнитного поля, так что присутствуют все молекулярные ориентации. При наличии взаимодействия анизотропии химического сдвига каждая ориентация относительно магнитного поля дает различную резонансную частоту. Если присутствует достаточно кристаллитов, все различные вклады непрерывно перекрываются и приводят к гладкому спектру.

Подгонка паттерна в статическом эксперименте ЯМР SS дает информацию о тензоре экранирования, который часто описывается изотропным химическим сдвигом , параметром анизотропии химического сдвига и параметром асимметрии . ^[5] ${\displaystyle \delta _{iso}}$ ${\displaystyle \Delta _{CS}}$ ${\displaystyle \eta }$

Дипольный узор

Диполярный порошковый узор (узор Пейка)

Дипольный порошковый узор (также узор Пейка) имеет очень характерную форму, которая возникает, когда два ядерных спина связаны вместе внутри кристаллита. Расщепление между максимумами («рогами») узора равно константе дипольного взаимодействия .: ^[6] ${\displaystyle d}$

${\displaystyle d=\hbar \left({\frac {\mu _{0}}{4\pi }}\right){\frac {1}{r^{3}}}\gamma _{1}\gamma _{2}}$

где γ ₁ и γ ₂ — гиромагнитные отношения дипольно-связанных ядер, — межъядерное расстояние, — приведенная постоянная Планка , — проницаемость вакуума . ${\displaystyle r}$ ${\displaystyle \hbar }$ ${\displaystyle \mu _{0}}$

Основные твердотельные технологии

Вращение под магическим углом

Моделирование возрастающей скорости MAS на спектре твердотельного ЯМР ^{13 C 13} C-глицина при 9,4 Тл ( частота ¹ H 400 МГц). MAS вводит набор боковых полос вращения, отделенных от изотропной частоты кратностью скорости вращения.

Вращение под магическим углом (MAS) — это метод, который обычно используется в твердотельном ЯМР для получения более узких и более интенсивных линий ЯМР. Это достигается вращением образца под магическим углом θ _m (приблизительно 54,74°, где cos ² θ _m = 1/3 ) относительно направления магнитного поля , что приводит к отмене, по крайней мере частичной, анизотропных ядерных взаимодействий, таких как дипольное , анизотропия химического сдвига и квадрупольное взаимодействия. Для достижения полного усреднения этих взаимодействий образец необходимо вращать со скоростью, которая по крайней мере выше, чем наибольшая анизотропия.

Вращение порошкового образца с меньшей скоростью, чем самый большой компонент анизотропии химического сдвига, приводит к неполному усреднению взаимодействия и создает набор спиновых боковых полос в дополнение к изотропной линии, центрированной на изотропном химическом сдвиге. Спайновые боковые полосы представляют собой резкие линии, отделенные от изотропной частоты кратностью скорости вращения. Хотя спиновые боковые полосы могут использоваться для измерения анизотропных взаимодействий, они часто нежелательны и удаляются путем более быстрого вращения образца или путем регистрации точек данных синхронно с периодом ротора.

Кросс-поляризация

Последовательность импульсов CP. Последовательность начинается с 90º импульса на избыточном канале (обычно H). Затем применяются контактные импульсы CP, соответствующие условию Гартмана-Хана, для передачи намагниченности от H к X. Наконец, обнаруживается распад свободной индукции (FID) ядер X, обычно с развязкой ¹ H.

Кросс-поляризация (КП) является фундаментальной последовательностью импульсов РЧ и строительным блоком во многих твердотельных ЯМР. Обычно она используется для усиления сигнала разбавленных ядер с низким гиромагнитным отношением (например,¹³
С ,¹⁵
N ) путем передачи намагниченности от обильных ядер с высоким гиромагнитным отношением (например,¹
H ), или как метод спектрального редактирования для получения информации о пространстве (например, направленный¹⁵
Н →¹³
C CP в спектроскопии белков).

Для установления переноса намагниченности радиочастотные импульсы («контактные импульсы») одновременно применяются на обоих частотных каналах для создания полей, напряженность которых удовлетворяет условию Гартмана–Хана: ^{[7] [8]} ${\displaystyle B_{1}}$

${\displaystyle \gamma _{H}B_{1}(^{1}{\text{H}})=\gamma _{X}B_{1}({\text{X}})\pm n\omega _{R}}$

где — гиромагнитные отношения , — скорость вращения, — целое число. На практике мощность импульса, а также длина контактного импульса оптимизируются экспериментально. Мощность одного контактного импульса обычно увеличивается для достижения более широкополосной и эффективной передачи намагниченности. ${\displaystyle \gamma }$ ${\displaystyle \omega _{R}}$ ${\displaystyle n}$

Разъединение

Спиновые взаимодействия можно устранить ( разъединить ), чтобы повысить разрешение спектров ЯМР во время детектирования или продлить время жизни ядерной намагниченности.

Гетероядерное разъединение достигается путем радиочастотного облучения на частоте разъединяемого ядра, которая часто составляет ¹ Н. Облучение может быть непрерывным (разъединение с непрерывной волной ^[9] ) или серией импульсов, которые расширяют производительность и полосу пропускания разъединения (TPPM, ^[10] SPINAL-64, ^[11] SWf-TPPM ^[12] ).

Гомоядерное разъединение достигается с помощью последовательностей множественных импульсов (WAHUHA, ^[13] MREV-8, ^[14] BR-24, ^[15] BLEW-12, ^[16] FSLG ^[17] ) или непрерывной волновой модуляции (DUMBO, ^[18] eDUMBO ^[19] ). Дипольные взаимодействия также могут быть удалены с помощью вращения под магическим углом . Сверхбыстрый MAS (от 60 кГц до более 111 кГц) является эффективным способом усреднения всех дипольных взаимодействий, включая гомоядерные дипольные взаимодействия ¹ H– ¹ H, что расширяет разрешение спектров ¹ H и позволяет использовать импульсные последовательности, используемые в ЯМР растворенного состояния. ^{[20] [21]}

Расширенная твердотельная ЯМР-спектроскопия

Вращательное эхо-двойной резонанс (REDOR)

Последовательность импульсов Rotational Echo DOUBLE Resonance (REDOR). Первый шаг возбуждения (90º импульс или шаг CP) помещает намагниченность в поперечную плоскость. Затем две серии 180º импульсов, синхронизированные с полупериодом ротора, применяются на канале Y для повторного введения гетероядерных дипольных взаимодействий XY. Серии импульсов прерываются 180º импульсом на канале X, что позволяет перефокусировать X-намагниченность для X-детектирования (спиновое эхо). Задержка между 90º импульсом и началом сбора данных называется «временем перефразировки».

Эксперимент Rotational Echo Double Resonance (REDOR) ^{[22] [23]} представляет собой тип эксперимента по гетероядерному дипольному повторному связыванию, который позволяет повторно вводить гетероядерные дипольные связи, усредненные с помощью MAS. Повторное введение такой дипольной связи снижает интенсивность сигнала ЯМР по сравнению с эталонным спектром, где не используется дефазирующий импульс. REDOR может использоваться для измерения гетероядерных расстояний и является основой кристаллографических исследований ЯМР.

Сверхбыстрый MAS для1ЯМР-спектр Н

Сильные гомоядерные дипольные взаимодействия ¹ H- ¹ H, связанные с широкими линиями ЯМР и коротким временем релаксации T _2, эффективно направляют протон для бимолекулярного ЯМР. Недавние разработки более быстрых MAS и уменьшение дипольных взаимодействий путем дейтерирования сделали протонный ssNMR таким же универсальным, как и в растворе. Это включает спектральную дисперсию в многомерных экспериментах ^[24], а также структурно ценные ограничения и параметры, важные для изучения динамики материалов. ^[25]

Сверхбыстрый ЯМР и связанное с ним усиление линий ЯМР позволяют импульсным последовательностям ЯМР использовать обнаружение протонов для повышения чувствительности экспериментов по сравнению с прямым обнаружением системы со спином 1/2 (X). Такой фактор усиления определяется по формуле: ${\displaystyle \xi }$

${\displaystyle \xi \propto \left({\frac {\gamma _{H}}{\gamma _{X}}}\right)^{3/2}\left({\frac {W_{X}}{W_{H}}}\right)^{1/2}\left({\frac {Q_{H}}{Q_{X}}}\right)^{1/2}}$

где — гиромагнитные отношения , представляют ширину линий ЯМР, а представляют добротность резонансов зонда. ^[26] ${\displaystyle \gamma }$ ${\displaystyle W}$ ${\displaystyle Q}$

MAS-Динамическая ядерная поляризация (MAS-DNP)

Динамическая ядерная поляризация с вращением под магическим углом (MAS-DNP) — это метод, который увеличивает чувствительность экспериментов ЯМР на несколько порядков. ^{[27] [28]} Он включает в себя передачу очень высокой электронной поляризации от неспаренных электронов к близлежащим ядрам. Это достигается при криогенных температурах с помощью непрерывного микроволнового облучения, исходящего от клистрона или гиротрона , с частотой, близкой к соответствующей частоте электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Развитие приборов MAS-DNP, а также усовершенствование поляризующих агентов (TOTAPOL, AMUPOL, TEKPOL и т. д. ^[29] ) для достижения более эффективной передачи поляризации значительно сократило время экспериментов, что позволило наблюдать поверхности ^[30] , нечувствительные изотопы ^[31] и проводить многомерные эксперименты на ядрах с низкой естественной распространенностью ^[32] и разбавленных видах ^{[33] .}

Приложения

Спектроскопия ЯМР в твердом состоянии служит эффективным аналитическим инструментом в биологической, органической и неорганической химии благодаря своему близкому сходству со спектрами жидкого состояния, обеспечивая при этом дополнительное понимание анизотропных взаимодействий. ^[34]

Он используется для характеристики химического состава, надмолекулярной структуры, локальных движений, кинетики и термодинамики, с особой способностью приписывать наблюдаемое поведение определенным участкам в молекуле. Он также имеет решающее значение в области поверхностной и межфазной химии. ^[35]

Биология и медицина

Белки и биоагрегаты

Твердотельный ЯМР используется для изучения нерастворимых белков и белков, очень чувствительных к их среде, таких как мембранные белки ^[36] и амилоидные фибриллы. ^[37] Последняя тема относится к заболеваниям агрегации белков, таким как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона . Твердотельная ЯМР-спектроскопия дополняет методы ЯМР-спектроскопии в растворе и дифракции пучка (например, рентгеновскую кристаллографию , электронную микроскопию ). Несмотря на то, что часто требуется изотопное обогащение, ^[38] ssNMR имеет то преимущество, что требуется небольшая подготовка образца и его можно использовать не только на сухих или замороженных образцах, но и на полностью гидратированных образцах или нативных некристаллических тканях. ^[39] Выяснение структуры белков с помощью твердотельного ЯМР традиционно основывалось на вторичных химических сдвигах и пространственных контактах, в основном между ядрами углерода. ^[40] При быстром вращении под магическим углом, как и в спектроскопии ЯМР раствора, протон-протонные контакты представляют основную информацию о третичной структуре белка. ^[41] Твердотельный ЯМР, как и растворный ЯМР, также позволяет оценить динамику белка, которая для мембранных белков в липидных бислоях или даже микрокристаллических белков (закрепленных контактами с окружающими молекулами, но должным образом гидратированных) в значительной степени сохраняется и представляет биофизический интерес. ^[42]

Биоматериалы

Твердотельный ЯМР также успешно использовался для изучения биоматериалов, таких как кости , ^{[43] [44]} зубы , ^{[45] [46]} волосы , ^[47] шелк , ^[48] древесина , ^[49], а также вирусы , ^{[50] [51]} растения , ^{[52] [53]} клетки , ^{[54] [55]} биопсии , ^[56] и даже живые животные. ^[57]

Лекарственные средства и системы доставки лекарственных средств

Другие применения ssNMR находятся в области фармацевтических исследований. ^[58]

Во-первых, он играет ключевую роль в характеристике полиморфов лекарственных препаратов и твердых дисперсий. Это полезно для минимизации рисков, связанных с изменениями твердотельной формы: определение твердой формы активного фармацевтического ингредиента играет ключевую роль в обеспечении контролируемой биодоступности и стабильности; изменения могут существенно повлиять на эффективность лекарственных препаратов. Анализ взаимодействий на молекулярном уровне также облегчает разработку рецептур аморфных твердых дисперсий, нацеленных на повышенную растворимость.

Кроме того, ssNMR помогает в характеристике пористых материалов, специально предназначенных для систем доставки лекарств , тем самым позволяя ученым разрабатывать носители и формулы, которые повышают эффективность лекарств. ^[59]

Материаловедение

Твердотельный ЯМР успешно использовался для изучения металлоорганических структур (MOFS), ^[60] аккумуляторов , ^{[61] [62] [63]} поверхностей нанопористых материалов, ^[64] полимеров . ^[65]

Сохранение произведений искусства

ЯМР также может применяться для сохранения произведений искусства. Различные уровни солей и влажности могут быть обнаружены с помощью твердотельного ЯМР. Однако размеры выборок, полученных из произведений искусства для пропускания через эти большие проводящие магниты, обычно превышают уровни, считающиеся приемлемыми. Односторонние методы ЯМР используют портативные магниты, которые прикладываются к интересующему объекту, обходя необходимость отбора проб. ^[66]

Ссылки

1. "Национальный центр сверхвысокопольного ЯМР для твердых тел" . Получено 22.09.2014 .
2. Qian, Chunqi; Pines, Alex; Martin, Rachel W. (2007-09-01). «Проектирование и строительство бесконтактной мобильной РЧ-катушки для двухрезонансного ЯМР с переменным углом вращения». Журнал магнитного резонанса . 188 (1): 183–189. Bibcode : 2007JMagR.188..183Q. doi : 10.1016/j.jmr.2007.06.006. ISSN  1090-7807. PMID  17638585.
3. Фридман Лючио; Харвуд Джон С. (1995). «Изотропные спектры полуцелых квадрупольных спинов из двумерного ЯМР с вращением под магическим углом». J. Am. Chem. Soc . 117 (19): 5367–5368. doi :10.1021/ja00124a023.
4. Massiot D.; Touzo B.; Trumeau D.; Coutures JP; Virlet J.; Florian P.; Grandinetti PJ (1996). "Двумерные изотропные последовательности реконструкции с вращением под магическим углом для квадрупольных ядер". ЯМР твердого тела . 6 (1): 73–83. doi :10.1016/0926-2040(95)01210-9. PMID  8925268.
5. Дьюер, Мелинда Дж. (2004). Введение в спектроскопию ЯМР твердого тела. Оксфорд, Великобритания: Blackwell. ISBN 1-4051-0914-9. OCLC  53178681.
6. Дьюер, Мелинда Дж. (2004). Введение в спектроскопию ЯМР твердого тела. Оксфорд, Великобритания: Blackwell. ISBN 1-4051-0914-9. OCLC  53178681.
7. Хартманн, SR; Хан, EL (1962). «Двойной ядерный резонанс во вращающейся системе отсчета» (PDF) . Phys. Rev. 128 ( 5): 2042–2053. Bibcode :1962PhRv..128.2042H. doi :10.1103/PhysRev.128.2042.
8. Stejskal, EO; Schaefer, Jacob; Waugh, JS (октябрь 1977 г.). «Вращение под магическим углом и перенос поляризации в протон-усиленном ЯМР». Журнал магнитного резонанса . 28 (1): 105–112. Bibcode : 1977JMagR..28..105S. doi : 10.1016/0022-2364(77)90260-8.
9. Haeberlen, U.; Waugh, JS (1968-11-10). «Эффекты когерентного усреднения в магнитном резонансе». Physical Review . 175 (2): 453–467. Bibcode : 1968PhRv..175..453H. doi : 10.1103/PhysRev.175.453. ISSN  0031-899X.
10. Беннетт, Эндрю Э.; Риенстра, Чад М.; Оже, Мишель; Лакшми, К. В.; Гриффин, Роберт Г. (1995-10-22). «Гетеронуклеарное разъединение во вращающихся твердых телах». Журнал химической физики . 103 (16): 6951–6958. Bibcode : 1995JChPh.103.6951B. doi : 10.1063/1.470372. ISSN  0021-9606.
11. Фунг, Б. М.; Хитрин, АК; Ермолаев, Константин (2000). «Улучшенная широкополосная последовательность развязки для жидких кристаллов и твердых тел». Журнал магнитного резонанса . 142 (1): 97–101. Bibcode : 2000JMagR.142...97F. doi : 10.1006/jmre.1999.1896. PMID  10617439.
12. Thakur, Rajendra Singh; Kurur, Narayanan D.; Madhu, PK (2006). "Двухимпульсная фазовая модуляция с качающейся частотой для гетероядерной дипольной развязки в твердотельном ЯМР". Chemical Physics Letters . 426 (4–6): 459–463. Bibcode : 2006CPL...426..459T. doi : 10.1016/j.cplett.2006.06.007.
13. Waugh, JS; Huber, LM; Haeberlen, U. (1968-01-29). «Подход к ЯМР высокого разрешения в твердых телах». Physical Review Letters . 20 (5): 180–182. Bibcode : 1968PhRvL..20..180W. doi : 10.1103/PhysRevLett.20.180. ISSN  0031-9007.
14. Рим, В-К.; Эллеман, Д.Д.; Воган, Р.В. (1973-02-15). «Повышенное разрешение для ЯМР твердого тела». Журнал химической физики . 58 (4): 1772–1773. Bibcode : 1973JChPh..58.1772R. doi : 10.1063/1.1679423. ISSN  0021-9606.
15. Burum, DP; Linder, M; Ernst, RR (июль 1981). «Сужение линии маломощного многоимпульсного ЯМР в твердотельном ЯМР». Журнал магнитного резонанса . 44 (1): 173–188. Bibcode : 1981JMagR..44..173B. doi : 10.1016/0022-2364(81)90200-6.
16. Burum, DP; Linder, M; Ernst, RR (июль 1981). «Сужение линии маломощного многоимпульсного ЯМР в твердотельном ЯМР». Журнал магнитного резонанса . 44 (1): 173–188. Bibcode : 1981JMagR..44..173B. doi : 10.1016/0022-2364(81)90200-6.
17. Ли, Мозес; Голдбург, Уолтер И. (1965-11-15). «Сужение линии ядерного магнитного резонанса вращающимся радиочастотным полем». Physical Review . 140 (4A): A1261–A1271. Bibcode : 1965PhRv..140.1261L. doi : 10.1103/PhysRev.140.A1261.
18. Sakellariou, Dimitris; Lesage, Anne ; Hodgkinson, Paul; Emsley, Lyndon (март 2000). "Гомоядерное дипольное разъединение в твердотельном ЯМР с использованием непрерывной фазовой модуляции". Chemical Physics Letters . 319 (3–4): 253–260. Bibcode : 2000CPL...319..253S. doi : 10.1016/S0009-2614(00)00127-5.
19. Paruzzo, Federico M.; Emsley, Lyndon (декабрь 2019 г.). «Высокоразрешающий 1H ЯМР порошкообразных твердых веществ с помощью гомоядерной дипольной развязки». Журнал магнитного резонанса . 309 : 106598. Bibcode : 2019JMagR.30906598P. doi : 10.1016/j.jmr.2019.106598 . PMID  31586820. S2CID  203139911.
20. Чжан, Ронгчун; Мру, Камал Х.; Рамамурти, Айялусами (2017-04-18). "Протонная сверхбыстрая твердотельная ЯМР-спектроскопия с вращением под магическим углом". Accounts of Chemical Research . 50 (4): 1105–1113. doi :10.1021/acs.accounts.7b00082. ISSN  0001-4842. PMC 5828698. PMID 28353338  . 
21. Struppe, Jochem; Quinn, Caitlin M.; Sarkar, Sucharita; Gronenborn, Angela M.; Polenova, Tatyana (2020-01-13). "Ultrafast 1 H MAS NMR Crystallography for Natural Abundance Pharmaceutical Compounds". Molecular Pharmaceutics . 17 (2): 674–682. doi :10.1021/acs.molpharmaceut.9b01157. ISSN  1543-8384. PMC 7307729 . PMID  31891271. 
22. Gullion T.; Schaefer J. (1989). «Вращательно-эхо двойной резонанс ЯМР». J. Magn. Reson . 81 (2): 196–200. doi :10.1016/j.jmr.2011.09.003. PMID  22152360.
23. Шефер, Якоб (2007-03-15), «REDOR и TEDOR», в Харрис, Робин К. (ред.), Энциклопедия магнитного резонанса , Чичестер, Великобритания: John Wiley & Sons, Ltd, стр. emrstm0448, doi :10.1002/9780470034590.emrstm0448, ISBN 978-0-470-03459-0, получено 2021-09-13
24. Linser R.; Fink U.; Reif B. (2008). «Протон-детектируемые скалярные стратегии назначения на основе связи в твердотельной ЯМР-спектроскопии MAS, применяемые к пердейтерированным белкам». J. Magn. Reson . 193 (1): 89–93. Bibcode : 2008JMagR.193...89L. doi : 10.1016/j.jmr.2008.04.021. hdl : 11858/00-001M-0000-0018-EE69-A . PMID  18462963.
25. Шанда, П.; Мейер, Б. Х.; Эрнст, М. (2010). «Количественный анализ динамики белковой цепи в микрокристаллическом убиквитине с помощью твердотельной ЯМР-спектроскопии». J. Am. Chem. Soc . 132 (45): 15957–15967. doi :10.1021/ja100726a. PMID  20977205.
26. Исии, Ёситака; Викрамасингхе, Аиша; Мацуда, Исаму; Эндо, Юки; Исии, Юджи; Нисияма, Юсуке; Немото, Такахиро; Камихара, Такаюки (2018). «Прогресс в области твердотельного ЯМР с обнаружением протонов (SSNMR): сверхбыстрая 2D-сборка SSNMR для белков размером наномоль». Журнал магнитного резонанса . 286 : 99–109. Бибкод : 2018JMagR.286...99I. дои : 10.1016/j.jmr.2017.11.011. ПМЦ 6387629 . ПМИД  29223566. 
27. Лилли Тханкамони, Аани София; Виттманн, Йоханнес Дж.; Каушик, Мону; Корциллиус, Бьёрн (ноябрь 2017 г.). «Динамическая ядерная поляризация для повышения чувствительности в современном твердотельном ЯМР». Прогресс в области ядерно-магнитной резонансной спектроскопии . 102–103: 120–195. doi : 10.1016/j.pnmrs.2017.06.002 . PMID  29157490.
28. Рэнкин, Эндрю ГМ; Требоск, Жюльен; Пурпойнт, Фредерик; Амуре, Жан-Поль; Лафон, Оливье (01 сентября 2019 г.). «Последние разработки в области МАС ДНП-ЯМР материалов». Твердотельный ядерный магнитный резонанс . 101 : 116–143. arXiv : 2007.09954 . дои :10.1016/j.ssnmr.2019.05.009. ISSN  0926-2040. PMID  31189121. S2CID  189814925.
29. Рэнкин, Эндрю ГМ; Требоск, Жюльен; Пурпойнт, Фредерик; Амуре, Жан-Поль; Лафон, Оливье (сентябрь 2019 г.). «Последние разработки в области МАС ДНП-ЯМР материалов». Твердотельный ядерный магнитный резонанс . 101 : 116–143. arXiv : 2007.09954 . дои :10.1016/j.ssnmr.2019.05.009. PMID  31189121. S2CID  189814925.
30. Россини, Аарон Дж.; Загдун, Александр; Лелли, Морено; Лесаж, Энн; Копере, Кристоф; Эмсли, Линдон (17.09.2013). «Динамическая ядерная поляризация поверхностно-усиленной ЯМР-спектроскопии». Accounts of Chemical Research . 46 (9): 1942–1951. doi :10.1021/ar300322x. ISSN  0001-4842. PMID  23517009.
31. Перрас, Фредерик А.; Кобаяши, Такеши; Пруски, Марек (2015-07-08). «Естественное изобилие 17 O DNP Двумерная и поверхностно-усиленная ЯМР-спектроскопия». Журнал Американского химического общества . 137 (26): 8336–8339. doi :10.1021/jacs.5b03905. ISSN  0002-7863. OSTI  1227378. PMID  26098846.
32. Смит, Адам Н.; Мэркер, Катарина; Хедигер, Сабина; Де Паэнпе, Гаэль (15.08.2019). «Естественное изотопное содержание 13 C и 15 N в многомерном твердотельном ЯМР, обеспечиваемом динамической ядерной поляризацией». The Journal of Physical Chemistry Letters . 10 (16): 4652–4662. doi : 10.1021/acs.jpclett.8b03874. ISSN  1948-7185. PMID  31361489. S2CID  199000068.
33. Россини, Аарон Дж.; Виддифилд, Кори М.; Загдун, Александр; Лелли, Морено; Шварцвальдлер, Мартин; Копере, Кристоф; Лесаж, Энн; Эмсли, Линдон (12.02.2014). «Динамическая ядерная поляризационная усиленная ЯМР-спектроскопия для фармацевтических формул». Журнал Американского химического общества . 136 (6): 2324–2334. doi :10.1021/ja4092038. hdl : 20.500.11850/80771 . ISSN  0002-7863. PMID  24410528.
34. Лоус, Дэвид Д. Лоус; Биттер, Ханс-Маркус Л.; Йершоу, Алексей (30 августа 2002 г.). "Методы спектроскопии ЯМР твердого тела в химии". Angewandte Chemie . 41 (17): 3096. doi : 10.1002/1521-3773(20020902)41:17<3096::AID-ANIE3096>3.0.CO;2-X .
35. Marchetti, Alessandro; Chen, Juner; Pang, Zhenfeng; Li, Shenhui; Ling, Daishun; Deng, Feng; Kong, Xueqian (11 апреля 2017 г.). «Понимание поверхностной и межфазной химии в функциональных наноматериалах с помощью твердотельного ЯМР». Advanced Materials . 29 (14): 1605895. doi :10.1002/adma.201605895 . Получено 20 декабря 2023 г. .
36. Макдермотт, Энн (июнь 2009 г.). «Структура и динамика мембранных белков с помощью твердотельного ЯМР с вращением под магическим углом». Annual Review of Biophysics . 38 (1): 385–403. doi :10.1146/annurev.biophys.050708.133719. ISSN  1936-122X. PMID  19245337.
37. Tycko, Robert (2011-05-05). "Исследования структуры амилоидных фибриллярных структур методом ЯМР в твердом состоянии". Annual Review of Physical Chemistry . 62 (1): 279–299. Bibcode :2011ARPC...62..279T. doi :10.1146/annurev-physchem-032210-103539. ISSN  0066-426X. PMC 3191906 . PMID  21219138. 
38. Демерс, Жан-Филипп; Фрике, Паскаль; Ши, Чаовей; Чевелков, Вениамин; Ланге, Адам (декабрь 2018 г.). «Определение структуры супрамолекулярных ансамблей методом твердотельного ЯМР: практические соображения». Прогресс в области ядерно-магнитной резонансной спектроскопии . 109 : 51–78 . Получено 20 декабря 2023 г.
39. Чоу, Вайоминг; Раджан, Р.; Мюллер, К.Х.; Рид, генеральный директор; Скеппер, Дж. Н.; Вонг, туалет; Брукс, РА; Грин, М.; Бихан, Д.; Фарндейл, RW; Слэттер, Д.А. (16 мая 2014 г.). «ЯМР-спектроскопия нативных тканей и тканей in vitro подтверждает участие полиАДФ-рибозы в биоминерализации». Наука . 344 (6185): 742–746. Бибкод : 2014Sci...344..742C. дои : 10.1126/science.1248167. ISSN  0036-8075. PMID  24833391. S2CID  26146114.
40. Кастеллани, Федерика; ван Россум, Барт-Ян; Диль, Энн; Шуберт, Марио; Ребейн, Кристина; Ошкинат, Хартмут (ноябрь 2002 г.). «Структура белка, определенная методом твердотельной ЯМР-спектроскопии с вращением под магическим углом». Nature . 420 : 98–102. doi :10.1038/nature01070.
41. Линзер, Расмус; Бардьо, Бенджамин; Хигман, Виктория; Финк, Уве; Рейф, Бернд (март 2011 г.). «Расчет структуры с использованием недвусмысленных ограничений расстояния амида и метила 1H-1H для микрокристаллического белка с использованием спектроскопии ЯМР твердого тела с использованием MAS». J. Am. Chem. Soc . 133 : 5905–5912. doi :10.1021/ja110222h. hdl : 11858/00-001M-0000-0018-E916-0 .
42. Шанда, Пол; Эрнст, Маттиас (август 2016 г.). «Изучение динамики методом твердотельной ЯМР-спектроскопии с вращением под магическим углом: принципы и применение к биомолекулам». Prog. Nucl. Magn. Reson. Spectrosc . 96 : 1–46. doi :10.1016/j.pnmrs.2016.02.001. PMC 4836562 . 
43. Новые методы твердотельного ЯМР. Яцек Клиновски. Берлин: Шпрингер. 2005. ISBN 978-3-540-22168-5. OCLC  56697027.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )
44. Дьюер, Мелинда Дж. (2015). «Вклад твердотельной ЯМР-спектроскопии в понимание биоминерализации: атомная и молекулярная структура кости». Журнал магнитного резонанса . 253 : 98–110. Bibcode : 2015JMagR.253...98D. doi : 10.1016/j.jmr.2014.12.011. PMID  25797009.
45. Мохаммед, NR; Кент, NW; Линч, RJM; Карпухина, N.; Хилл, R.; Андерсон, P. (2013). «Влияние фторида на деминерализацию эмали in vitro, проанализированное с помощью 19F MAS-NMR». Caries Research . 47 (5): 421–428. doi :10.1159/000350171. ISSN  0008-6568. PMID  23712030. S2CID  6854002.
46. Феризоли, Байрам; Крессвелл-Бойес, Александр Дж.; Андерсон, Пол; Линч, Ричард Дж. М.; Хилл, Роберт Г. (2023-05-24). "Влияние фторида на деминерализацию гидроксиапатита in vitro, проанализированное с помощью 19F MAS-NMR". Frontiers in Dental Medicine . 4. doi : 10.3389/fdmed.2023.1171827 . ISSN  2673-4915.
47. Крихельдорф, ХР; Мюллер, Д. (1984-11-01). «Вторичная структура пептидов 16-го. Характеристика белков с помощью спектроскопии 13С ЯМР CP/MAS». Colloid and Polymer Science . 262 (11): 856–861. doi :10.1007/BF01452215. ISSN  1435-1536. S2CID  95774717.
48. Чжао, Чэньхуа; Асакура, Тецуо (2001-12-14). «Структура шелка, изученная с помощью ЯМР». Прогресс в спектроскопии ядерного магнитного резонанса . 39 (4): 301–352. doi :10.1016/S0079-6565(01)00039-5. ISSN  0079-6565.
49. Gil, AM; Neto, C. Pascoal (1999), "Исследования твердотельного ЯМР древесины и других лигноцеллюлозных материалов", Annual Reports on NMR Spectroscopy , т. 37, Elsevier, стр. 75–117, doi :10.1016/s0066-4103(08)60014-9, ISBN 978-0-12-505337-2, получено 2021-09-13
50. Куинн, Кейтлин М.; Лу, Манман; Сьютер, Кристофер Л.; Хоу, Гуанцзинь; Чжан, Хуэйлань; Поленова, Татьяна (2015). «ЯМР-спектроскопия вирусов с вращением под магическим углом». Прогресс в области ядерно-магнитного резонанса . 86–87: 21–40. doi :10.1016/j.pnmrs.2015.02.003. PMC 4413014. PMID  25919197 . 
51. Mandala, Venkata S.; McKay, Matthew J.; Shcherbakov, Alexander A.; Dregni, Aurelio J.; Kolocouris, Antonios; Hong, Mei (2020). «Структура и связывание лекарственных средств трансмембранного домена белка оболочки SARS-CoV-2 в липидных бислоях». Nature Structural & Molecular Biology . 27 (12): 1202–1208. doi :10.1038/s41594-020-00536-8. ISSN  1545-9993. PMC 7718435 . PMID  33177698. 
52. Ван, Туо; Хонг, Мэй (2016). «Исследования твердотельной ЯМР структуры целлюлозы и взаимодействия с матричными полисахаридами в первичных клеточных стенках растений». Журнал экспериментальной ботаники . 67 (2): 503–514. doi :10.1093/jxb/erv416. ISSN  0022-0957. PMC 6280985. PMID 26355148  . 
53. Чжао, Ваньчэн; Фернандо, Лиянаге Д.; Кируи, Алекс; Делигей, Фабьен; Ван, Туо (2020). «Твердотельный ЯМР клеточных стенок растений и грибов: критический обзор». Твердотельный ядерный магнитный резонанс . 107 : 101660. doi : 10.1016/j.ssnmr.2020.101660. PMID  32251983. S2CID  215409770.
54. Renault, M.; Tommassen-van Boxtel, R.; Bos, MP; Post, JA; Tommassen, J.; Baldus, M. (2012-03-27). "Клеточная твердотельная ядерно-магнитная резонансная спектроскопия". Труды Национальной академии наук . 109 (13): 4863–4868. doi : 10.1073/pnas.1116478109 . ISSN  0027-8424. PMC 3323964. PMID 22331896  . 
55. Renault, Marie; Pawsey, Shane; Bos, Martine P.; Koers, Eline J.; Nand, Deepak; Tommassen-van Boxtel, Ria; Rosay, Melanie; Tommassen, Jan; Maas, Werner E.; Baldus, Marc (2012-03-19). "Твердотельная ЯМР-спектроскопия клеточных препаратов, улучшенная динамической ядерной поляризацией". Angewandte Chemie International Edition . 51 (12): 2998–3001. doi :10.1002/anie.201105984. PMID  22298470.
56. Мартинес-Бисбаль, М. Кармен; Марти-Бонмати, Луис; Пикер, Хосе; Реверт, Антонио; Феррер, Пилар; Льясер, Хосе Л.; Пиотто, Марсьяль; Ассемат, Оливье; Сельда, Бернардо (2004). «1H и 13C HR-MAS-спектроскопия интактных образцов биопсии ex vivo и in vivo 1H MRS-исследование глиом высокой степени злокачественности». ЯМР в биомедицине . 17 (4): 191–205. дои : 10.1002/nbm.888. ISSN  0952-3480. PMID  15229932. S2CID  19939314.
57. Сару-Каниан, Винсент; Жудиу, Николя; Луат, Фанни; Йон, Максим; Шеремета, Фредерик; Мем, Сандра; Массио, Доминик; Дековиль, Мартина; Файон, Франк; Белой, Жан-Клод (2015). «Локализация метаболитов у живых дрозофил с помощью ЯМР с вращением под магическим углом высокого разрешения». Научные отчеты . 5 (1): 9872. Бибкод : 2015NatSR...5E9872S. дои : 10.1038/srep09872. ISSN  2045-2322. ПМК 4402646 . ПМИД  25892587. 
58. Ли, Минюэ; Сюй, Вэй; Су, Юнчао; Су, Юнчао (декабрь 2020 г.). «Твердотельная ЯМР-спектроскопия в фармацевтических науках». TrAC Trends in Analytical Chemistry . 135 (4): 116152. doi : 10.1016/j.trac.2020.116152 .
59. Маркетти, Алессандро; Инь, Цзинлинь; Су, Юнчао; Конг, Сюэцянь (июль 2021 г.). «Твердотельный ЯМР в области доставки лекарств: современное состояние и новые перспективы». Magnetic Resonance Letters . 1 (9): 100003. doi : 10.1016/j.mrl.2021.100003 .
60. Хоффманн, Герберт; Дебовски, Марта; Мюллер, Филипп; Пааш, Сильвия; Сенковска, Ирена; Каскель, Стефан; Бруннер, Эйке (28.11.2012). "Твердотельная ЯМР-спектроскопия металл-органических каркасных соединений (MOF)". Materials . 5 (12): 2537–2572. Bibcode :2012Mate....5.2537H. doi : 10.3390/ma5122537 . ISSN  1996-1944. PMC 5449066 . 
61. Бланк, Фредерик; Лескес, Михал; Грей, Клэр П. (17.09.2013). «In Situ твердотельная ЯМР-спектроскопия электрохимических ячеек: батареи, суперконденсаторы и топливные элементы». Accounts of Chemical Research . 46 (9): 1952–1963. doi :10.1021/ar400022u. ISSN  0001-4842. PMID  24041242.
62. Хабер, Шира; Лескес, Михал (2018). «Что мы можем узнать из твердотельного ЯМР на интерфейсе электрод-электролит?». Advanced Materials . 30 (41): 1706496. Bibcode : 2018AdM....3006496H. doi : 10.1002/adma.201706496. PMID  29889328. S2CID  47012638.
63. Гриффин, Джон М.; Форс, Александр К.; Грей, Клэр П. (2016). «Исследования ЯМР твердого тела суперконденсаторов». Ядерный магнитный резонанс твердого тела . 74–75: 16–35. doi :10.1016/j.ssnmr.2016.03.003. PMID  26974032.
64. Пинто, Мойзес Л.; Мафра, Луис; Гиль, Хосе М.; Пирес, Жуан; Роша, Жуан (22 марта 2011 г.). «Адсорбция и активация CO 2 модифицированными амином нанопористыми материалами, изученная методом твердотельного ЯМР и адсорбции 13 CO 2». Химия материалов . 23 (6): 1387–1395. дои : 10.1021/см1029563. ISSN  0897-4756.
65. Шмидт-Рор, К. (1994). Многомерный твердотельный ЯМР и полимеры. Ганс Вольфганг Шписс. Лондон: Academic Press. ISBN 0-12-626630-1. OCLC  31785818.
66. Дель Федерико, Элеонора; Сентено, Сильвия А; Кехлет, Синди; Курье, Пенелопа; Стокман, Дениз; Джершоу, Алексей (2009). «Односторонний ЯМР, применяемый для сохранения произведений искусства». Аналитическая и биоаналитическая химия . 396 (1): 213–220. doi :10.1007/s00216-009-3128-7. PMID  19787343. S2CID  206902463.

Рекомендуемая литература для начинающих

Общий ЯМР

• Килер, Джеймс (2002). «Понимание спектроскопии ЯМР». Репозиторий Apollo-University Of Cambridge, Репозиторий Apollo-University Of Cambridge. doi :10.17863/CAM.968.
• Хор, П. Дж. (2015). ЯМР: набор инструментов: как работают импульсные последовательности. JA Jones, Стивен Вимперис (2-е изд.). Оксфорд. ISBN 978-0-19-870342-6. OCLC  910929523.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
• Хор, П. Дж. (2015). Ядерный магнитный резонанс (2-е изд.). Оксфорд. ISBN 978-0-19-870341-9. OCLC  910929524.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
• Энциклопедия ЯМР. Робин К. Харрис, Родерик Э. Василишен. Чичестер, Западный Суссекс: John Wiley & Sons. 2012. ISBN 978-0-470-05821-3. OCLC  796758664.{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка )

Твердотельный ЯМР

• Laws David D., Hans- , Bitter Marcus L., Jerschow Alexej (2002). "Методы спектроскопии ЯМР в твердом теле в химии". Angewandte Chemie International Edition . 41 (17): 3096–3129. doi :10.1002/1521-3773(20020902)41:17<3096::AID-ANIE3096>3.0.CO;2-X. PMID  12207374.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Reif, Bernd; Ashbrook, Sharon E.; Emsley, Lyndon; Hong , Mei (2021). "Твердотельная ЯМР-спектроскопия". Nature Reviews Methods Primers . 1. doi :10.1038/s43586-020-00002-1. PMC 8341432.  PMID 34368784  .
• Левитт, Малкольм Х., Spin Dynamics: Basics of Nuclear Magnetic Resonance , Wiley, Чичестер, Великобритания, 2001. ISBN 978-0470511176 (основы ЯМР, включая твердые тела) 
• Дьюер, Мелинда Дж. , Введение в спектроскопию ЯМР твердого тела , Блэквелл, Оксфорд, 2004. (Некоторые подробные примеры спектроскопии ЯМР твердого тела)
• Шмидт-Рор, К. и Шписс, Х.-В., Многомерный твердотельный ЯМР и полимеры , Academic Press, Сан-Диего, 1994.

Внешние ссылки

• mrsimulator Пакет Python для моделирования спектров ЯМР твердого тела.
• SSNMRBLOG Блог о литературе по ЯМР в твердом теле, автор – профессор Роб Шурко, группа по ЯМР в твердом теле в Виндзорском университете
• "Твердотельный MAS ЯМР | Белковый ЯМР" . Получено 2021-09-13 .
• "Блог об установке ЯМР в Университете Оттавы". u-of-o-nmr-facility.blogspot.com . Получено 13.09.2021 .