NMRの圧力限界更新

NMR 压力限制更新

基本信息

批准号：
20654050
负责人：
奥地拓生
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20654050/
关键词：
NMR 超高圧水素含水鉱物核磁気共鳴分光超高圧力ブルーサイト

项目摘要

我々は超高圧その場での1H(水素)の高分解能NMR測定の圧力記録を更新しつづけている。これまでの実績よりも,さらに高圧力でのNMR測定を実現することで,地球惑星物質中の水素のダイナミクスに関する現象を新たに発見することが本研究の目的である。そこで圧力5GPa以上において,信号強度の減少や,穿孔したダイヤモンドアンビルの強度の減少を補う新しい測定技術の開発を試みた。そのテストケースとして地球内部における代表的な含水鉱物の一つである、ブルーサイト・Mg(OH)2の1Hの高圧その場NMR測定を実現した。MS(OH)2は水素結合の状態変化が起こる圧力が比較的低いことが予測されており、また含水鉱物の中では水素濃度が最も高い。このような測定上の利点があるので、比較的容易にNMR分光が実現されると考え、含水鉱物としては最初の試料として挑戦した。これまでに取得に成功した、その粉末多結晶試料の6GPaまでのstatic 1H-NMRスペクトルでは、主ピークの半値幅が常圧よりもわずかに増加した。理論計算によると、Mg(OH)2の水素配置は、圧力と共に(1) nearly ordered、(2) dynamic disorder、(3) static disorderの順に変化する。このうち(2)の段階での水素の移動開始に伴う線幅の減少の観測を試みたが、測定圧力がまだ相転移には不十分であることがわかった。圧力により水素の移動が誘起されるこのような現象は、含水鉱物の構造相転移と水素輸送の理解にとって本質的である。

我们继续更新超高压下原位 1H（氢）高分辨率 NMR 测量的压力记录。这项研究的目的是通过在比以前更高的压力下实现核磁共振测量来发现与地球和行星材料中氢动力学相关的新现象。因此，我们尝试开发一种新的测量技术来补偿信号强度的下降和穿孔金刚石测砧在压力高于5GPa时强度的下降。作为测试案例，我们对水镁石 Mg(OH)2 进行了 1H 高压原位核磁共振测量，水镁石是地球内部代表性的含水矿物之一。据预测，MS(OH)2 的氢键状态发生变化的压力相对较低，并且在含水矿物中氢浓度最高。由于这些测量优势，我们认为核磁共振波谱法相对容易实现，因此我们尝试将其作为含水矿物的第一个样品。迄今为止获得的粉末多晶样品的静态1H-NMR谱在高达6GPa的压力下，主峰的半宽度与常压相比略有增加。根据理论计算，Mg(OH)2的氢构型随压力变化的顺序如下：(1)近有序，(2)动态无序，(3)静态无序。我们试图观察步骤（2）中与氢迁移开始相关的线宽减小，但发现测量的压力仍然不足以进行相变。这种压力引起的氢迁移现象对于理解水合矿物中的结构相变和氢传输至关重要。