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Article

1 - CONTEXTE

2 - PRINCIPE DE LA RMN EN PHASE SOLIDE

3 - RMN EN PHASE SOLIDE DES NOYAUX QUADRIPOLAIRES

4 - MÉTHODE D'ENREGISTREMENT DES SPECTRES RMN 87SR

5 - APPLICATIONS DE LA RMN 87SR À L'ÉTUDE DE LA STRUCTURE DE MATÉRIAUX

6 - BILAN ET PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : IN166 v1

Bilan et perspectives
RMN large bande des noyaux quadripolaires en phase solide : exemple de strontium-87

Auteur(s) : Danielle LAURENCIN, Christian BONHOMME

Date de publication : 10 mai 2014

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RÉSUMÉ

La RMN en phase solide des noyaux quadripolaires (I > 1/2) se distingue de la RMN des spins 1/2 du fait de l'interaction quadripolaire. Celle-ci peut être très intense, entraînant un élargissement considérable des raies de résonance. Cet article passe en revue les propriétés des noyaux quadripolaires et les principales séquences d'impulsions dédiées à leur étude. Il insistera plus particulièrement sur les derniers développements en RMN en mode statique (excitation et acquisition large bande), conduisant à des gains en sensibilité très importants, et montrera comment appliquer ces nouvelles méthodologies à l'étude du 87Sr (I = 9/2).

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Auteur(s)

  • Danielle LAURENCIN : Chargée de recherches CNRS - Docteur en chimie de l'université Pierre et Marie Curie (Paris) Institut Charles Gerhardt de Montpellier, UMR 5253, France

  • Christian BONHOMME : Professeur - Ingénieur ENSCP - Docteur en chimie de l'université Pierre et Marie Curie (Paris) Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris, UMR 7574, France

INTRODUCTION

Points clés

Domaine : technique d'analyse structurale

Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité

Technologies impliquées : résonance magnétique nucléaire (RMN), calculs théoriques par la fonctionnelle de la densité (DFT)

Domaines d'application : chimie des matériaux

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité : CEMHTI (Orléans), ENS (Paris), CRMN/ENS Lyon (Lyon), LCMCP (Paris), UCCS (Lille), ENSICAEN (Caen), IRAMIS/CEA (Saclay), ISCR (Rennes), Tectospin-ILV (Versailles), ICMMO (Orsay), ICPME (Créteil), IECB (Bordeaux), ISM2 (Marseille), ICGM (Montpellier), CEA/INAC (Grenoble), IMN (Nantes), CRM2 (Nancy)

Centres de compétence : réseau TGIR-RMN ( http://www.tgir-rmn.org/)

Industriels : Bruker France

Autres acteurs dans le monde :

Acteurs industriels : Bruker, Agilent, Jeol

Pour une liste (non exhaustive) d'acteurs académiques dans ce domaine, consulter également http://www.rockychem.com/links/whos-who-in-ssnmr.html

Contact : [email protected], [email protected]

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in166


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6. Bilan et perspectives

Cet article a permis de passer en revue les principales caractéristiques de la RMN en phase solide appliquée à l'étude des noyaux quadripolaires (I > 1/2). Nous avons insisté sur les difficultés inhérentes à l'étude de tels noyaux : raies très élargies par l'interaction quadripolaire au 1er et au 2nd ordre, sensibilité, problèmes instrumentaux liés à des gammes d'excitation réduites.

Dans le cas particulier de l'interaction quadripolaire au 2nd ordre, nous avons montré que la rotation MAS ne permettait pas de moyenner complètement celle-ci (et ce, même à fréquence de rotation infinie). L'élargissement résiduel des raies peut être problématique dans le cadre d'une étude structurale lorsque plusieurs sites cristallographiquement inéquivalents sont présents. Des spectres de haute résolution peuvent être obtenus en mettant en œuvre des réorientations macroscopiques de l'échantillon plus complexes (DOR, DAS) ou en manipulant les transitions MQ du système de spins (MQ-MAS). La séquence MQ-MAS est devenue une expérience de routine dans les laboratoires car elle fait appel à une sonde MAS standard. Par ailleurs, nous avons également souligné le fait qu'en cas d'élargissements extrêmement forts, la rotation MAS pouvait induire des complications supplémentaires d'interprétation (du fait du fort recouvrement de la partie isotrope de la CT et des bandes de rotation associées). De même, pour des constantes quadripolaires C Q très élevées, l'expérience MQ-MAS perd son intérêt car elle devient peu sensible. La RMN large bande devient alors une alternative intéressante, en incluant les blocs d'impulsions dédiés à l'augmentation de sensibilité : DFS, WURST et QCPMG. Il est également possible de sommer des spectres obtenus pour différents offsets (VOCS).

Nous avons appliqué avec succès la méthodologie VOCS-DFS-WURST-QCPMG à l'étude du 87Sr par RMN. Nous avons insisté sur les réglages des différents paramètres. Nous espérons que le lecteur pourra à son tour transposer cette approche à de nombreux noyaux quadripolaires présents dans des matériaux d'intérêt. Les principaux défis à l'heure actuelle en ce qui concerne le 87Sr sont :

  • de trouver des méthodes pour analyser des composés contenant des protons de groupes OH à proximité ;

  • de...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ABRAGAM (A.) -   Principles of nuclear magnetism.  -  Clarendon Press, Oxford (1989).

  • (2) - COHEN-TANNOUDJI (C.), DIU (B.), LALOË (F.) -   Mécanique quantique.  -  Collection Enseignement des Sciences, Hermann (1997).

  • (3) - CANET (D.) -   La RMN : concepts, méthodes et applications.  -  Interéditions (1991).

  • (4) - CANET (D.), BOUGUET-BONNET (S.), LECLERC (S.) -   RMN express. Résonance magnétique nucléaire.  -  Presses Universitaires Nancy (2011).

  • (5) - LEVITT (M.H.) -   Spin dynamics : basics of nuclear magnetic resonance.  -  Wiley (2008).

  • (6) - MEHRING (M.) -   Principles of high-resolution NMR in solids.  -  2nd edition, Springer Verlag, Berlin (1983).

  • ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

1 Sites Internet

TGIR-RMN (site national du réseau des très Grands Instruments de la Recherche) http://www.tgir-rmn.org/

DMFit (programme de simulation de spectres RMN solide (spins 1/2 et quadripolaires)) http://nmr.cemhti.cnrs-orleans.fr/dmfit/

QUEST (programme de simulation de spectres RMN solide (quadripolaires)) http://nmr900.blogspot.fr/2012/05/quest-quadrupolar-exact-software.html

SCHURKO (R.) Description des séquences de pulses RMN solide pour l'étude de noyaux quadripolaires « forts » http://schurko.cs.uwindsor.ca/Research/Pulse_Sequences/index.html

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