ゼロ磁場NMRが四重極核の秘密を解明：分子とその相互作用を詳細に研究

Tokyoヨハネス・グーテンベルク大学マインツ（JGU）とヘルムホルツ研究所マインツ（HIM）の研究者たちは、カリフォルニア大学バークレー校と協力し、ゼロ磁場核磁気共鳴（NMR）において重要な進展を遂げました。彼らはこの手法を用いて四重極核の測定に成功しました。この新技術により、強力な外部磁場を必要とせずに分子構造や相互作用の研究が大きく進展することが期待されています。

彼らの研究の重要なポイントは以下の通りです：

• ゼロフィールドNMRは強力な磁場を必要としません。
• より狭く明瞭なスペクトル線を提供します。
• 金属容器や他の複雑な環境での試料分析が可能です。
• 装置は地球の磁場からのシールドが求められます。

従来のNMRでは、強力な磁場を利用して原子核のスピンを整列させるため、大規模で複雑な機械が必要で、セットアップや維持が難しいです。進んだ技術を用いても、広く存在する四重極核の研究は依然として困難です。ゼロ磁場NMRは、強い磁場に依存せず、これらの核のスピン間の相互作用を利用します。この新しい方法は、医療や産業などの分野における分子分析をより効果的に行うことを可能にします。

研究チームは、多くの利用に重要なアンモニウム分子（NH4+）を研究しました。JGUチームのリーダーであるダニラ・バーキー博士は、「我々は反応器や金属容器のような複雑な環境でこれらの分子を検出することを目指しています」と述べました。彼らはアンモニウム塩を水と混合し、重水素の量を変えました。そして市販の磁力計を使用し、磁気シールドが施された特注のコンパクトシステムでスペクトルを記録・分析しました。

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この実験装置は革新的かつ実用的です。持ち運びができ、大規模なインフラストラクチャを必要としません。研究者たちは、アンモニウム分子内の重水素原子の数がスペクトルとスピン緩和特性にどのように影響するかを調査しました。JGUの学生であり、この研究の筆頭著者であるロマン・ピカソ＝フルトスは、共鳴周波数を正確に測定したと述べています。ピカソ＝フルトスは、「我々の方法により、量子化学計算と実験データを比較することが可能です」と語りました。理論的予測からの小さな差異は、量子化学モデルのさらなる改善が必要であることを示しています。

JGUのドミトリー・ブドカー教授は、この研究の重要性について次のように説明しました。「このチームの研究は、ゼロから超低磁場NMR技術を使用して分析できる分子の種類を広げるものです。これによって、放射性ガンマ崩壊を通じて原子番号の小さい原子を研究する新しい方法が生まれるかもしれません。」

ゼロフィールドNMRは、四極子核の研究を容易にし、様々な複雑な状況や高度な研究において多くの潜在的な用途を持っています。この研究は<強調>重要な進展</強調>であり、量子化学やNMR分光法における未来の実践を変える可能性があります。科学者たちはこのアプローチのさらなる進歩と新しい応用を期待しています。