NMR CASTEP

NMR解析プログラム　磁気共鳴特性を第一原理に基づいて予測

NMRの化学シフトや電場勾配テンソルを、密度汎関数理論(DFT)にもとづいて高精度で計算。有機分子からセラミック、半導体に至るまでのあらゆる材料において、分子／固体／界面／表面のNMRシフトの計算に適用可能です。第一原理計算を活用すれば、実験値等の経験的パラメータを必要とせずに系の磁気共鳴特性の本質や起源を研究することができます。

NMR CASTEPは、NMR化学シフトテンソル、等方性シフト、ならびに電場勾配を、あらゆる材料において高い信頼性をもって予測可能なツールを提供します。例えば、相対的等方性シフトならわずか数ppmのオーダーで予測可能です。Cambridge大学およびParis et Marie Curie大学で開発されたこのNMR CASTEPは、分子系および周期系の双方に適用できる初のab initio NMRメソッドです。この手法は有機分子、有機結晶、無機結晶、そしてアモルファス化合物のいずれに対しても適用可能でMR化学シフトを予測できます。相対論的な影響を組み込んだことにより、重元素を含む系においてさえも正確な結果を得ることが可能となっています。

NMRは構造予測を支援する分析ツールとしてしばしば利用されています。固体状態では比較的複雑な構造をとるため、このような構造の予測は困難を極めます。結晶構造の一般的な特徴が解明されている場合においてさえ、幾何構造の詳細な分析は解釈しにくいということが数多くあります。NMRCASTEPを用いれば、一連の関連構造に対して計算上の結果と実測上の結果が一致するまでNMRスペクトルをシミュレーションすることが可能です。このようにして理論は実験を補足し、かつ構造決定に貢献いたします。

計算された化学シフトを用いて、実測されたNMRスペクトルの帰属が可能です。NMR CASTEPの正確な計算値と実測値を比較すれば、化学シフトの元素への明確な帰属、結晶多形体の識別、放射性崩壊により構造欠損を生じる鉱物結晶(メタミクト材料)における不規則度の度合いの分析等が可能となります。

NMR CASTEPは二十面体型B4Cの構造決定、ゼオライト中の17Oの化学シフトの帰属、多形グルタミン酸の比較、29SiのNMRスペクトルの分析による非周期的ZrSiO4の構造分析など、あらゆる領域の課題の研究に活用されてきました。77Seや125Teに関する研究成果もすでに公開されています。

原子のNMR化学シフトは分子と固体、いずれの状態に関しても予測可能です。
この例は、SiO2の3つの異なる構造(quartz, coesite, stishovite)における17Oシフトを示しています。