P-12
NMR プラットフォーム先端研究課題を利用した高磁場 NMR の活用～93Nb 固体 900MHzNMR 測定～〇瀧 雅人
名古屋工業大学
１．はじめに
今回、NMR プラットフォーム（NMRPF）先端研究課題に課題申請・採択いただき、理化学研究所横浜キャンパスの固体900MHzNMR を利用して 93Nb 固体 NMR 測定を行った。NMRPF
先端研究課題は課題採択されると利用料は PF 事業費からの補填されるため、利用者は旅費のみで先端的な NMR 設備を使用できる。実際に利用してみて設備だけでなく、サポート体制も素晴らし
く非常に貴重な経験をすることができた。
２．NMRPF 先端研究課題について
NMRPF は先端的な NMR 設備と関連技術を産学官に共用する機
図 1 NMR プラットフォーム
関と NMR 関連技術・製品メーカーで形成された文部科学省「先端ホームページ[1]研究基盤共用促進事業」で、NMR 技術領域の拡大発展に寄与する利用課題や、最先端の NMR 装置を利用した先端的かつ新規の測定技術の開発、NMR プラットフォーム
全体における測定技術等の向上を目指した課題を先端研究課題として定期的に公募している。
３．経緯
筆者は名古屋工業大学産学官金連携機構設備共用部門で核磁気共鳴装置（NMR）の保守管理・依頼測定を行っている。本学早川知克研究室が実施している K,Na,NbO3 をドープした珪酸塩系ガラスの局所構造解析において、本学固体 600MHzNMR を利用して 93Nb 固体 NMR 測定を実施した[2]が、93Nb が四極子核(核スピン I=9/2)であるため、より高磁場での固体 NMR 測定を希望し、理化学研究所の固体900MHzNMR を利用するため NMRPF 先端研究課題への申請を行うこととなった。
４．理化学研究所での測定までの流れ筆者が実施した、課題採択から測定までの流れは以下の通り。手続等詳細は NMRPF ホームページ[1]を参照いただきたい。
1. 利用日程調整
理化学研究所担当者から送られてくる施設利用アンケートに必要事項を入力し、理研 BDR NMR 維持管理・共用促進チームの林先生と利用日程の調整
2. 事前準備
測定内容について早川先生、早川研 大塚氏と打ち合わせ
測定条件の確認サンプリング（測定試料数が多かったため、事前に本学で所有している固体 NMR 試料管に測定試料を詰めておいた）
3. 理化学研究所にて測定（2022 年 6 月 27 日～29 日 3 日間）
900MHzNMR への試料投入、試料回転、チューニングは林先生に補佐いただき、条件検討などの測定操作は筆者自身が行った。また、持っている試料管数（5 個）より、測定試料数
図 3 理化学研究所（18 件）の方が多かったため、サンプリングツールを持参し、
左：固体 900MHzNMR
測定の合間に平行してサンプリングを行った。
右：3.2mm プローブ
93Nb MQMAS 測定では、条件調整で林先生に多くのアドバイ

19

0 .0 90 .0 70 .0 50 .0 3
ab u n d an ce-0 .0 1 0 .0 10-1.0-2.0-3.0-4.00 .0 70 .0 92.01.0
X : parts per Thousand : Niobium930 .0 5

５．四極子核と磁場の関係
四極子核がより高磁場な NMR を必要とするのはなぜなのか。
四極子核とは I>1/2 の核のことで、I=1/2 の原子核とは異なり、電荷分布が球対称からずれ電場勾配が生じる。この電場勾配による相互作用は数 MHz にもおよぶ大きな相互作用で、ゼーマン相互作用にも影響を及ぼし、線形を広幅化し、複雑なシグナルパターンを示す。しかし、四極子相互作用は静磁場に反比例して弱くなるため、高磁場で測定することは、磁場上昇による分離以上にメリットがある[3]。

0 .0 35.

a b u n d an ce-0 .0 1 0 .0 14.

スをいただき、何とか測定することができた。
測定経過報告（オンライン）
2 日目に早川先生、大塚氏への測定経過報告を行うために、理研 BDR NMR 維持管理・共用促進チームの長島先生に初日にオンラインミーティングのセッティングをしてもらい、大阪大学 稲角氏、東北大学 安東氏にテスト接続に付き合ってもらった。2 日目、画面共有で測定結果・経過画面を見せながら、問題なくオンラインで経過報告ができた。
当初 6/27～6/29 の 3 日間を想定していたが、MQMAS 測定の条件検討に時間がかかったため、急遽、翌 6/30 9 時まで利用時間を延ばしていただき、6/29 夕方から翌朝まで MQMAS 測定を実施
し、測定終了後、測定データはメール、試料管は郵送いただいた。

６．600MHz と 900MHz の比較
図 2 に 600MHz と 900MHz で測定した結果を示す。どちらも
図 2 93Nb 固体 NMR 測定結果同じ試料・条件（表１）で測定したもので、900MHz で測定する（上：900MHz 下：600MHz）ことで感度・線幅ともに大きな改善が確認できた。600MHz で測表１ 測定条件定した際はブロードな一山だと思われていたが、900MHz で測定することで、配位環境の異なる 2 つのシグナルが重なってい パルスシーケンス
Hahn echoることが分かった。
試料管径3.2mm
試料回転数20 kHz
７．さいごに
積算回数4096
研究室の試料を外部機関の NMR で測定するというのは初め繰り返し時間
0.5 sての試みで久々に不安と緊張を抱いて理研に行ったが、林先生に 3 日間親切にご指導いただき、普段学内で仕事していただけでは得られない多くの知識・経験を吸収することができた。ホームページには「NMR 利用の経験の有無については問いません」と記載してあり、実際行ってみて納得のサポート体制だったので、NMR 経験者・未経験者にかかわらず、要件に合致する課題があればぜひとも積極的に申請してほしいと思う。
今回、本学技術部のステップアップ研修という技術研修制度を利用して旅費を技術部に負担いただいたが、今後は奨励研究に申請するなど外部資金を活用して旅費やその他必要経費についても自助努力で賄えるようにしていきたい。
900MHzNMR を利用させていただいた NMRPF、理化学研究所 長島先生、林先生、試料の提供を快諾いただいた早川先生、大塚氏、技術研修という形で旅費を工面していただいた技術部、課題申請の後押しをしてくれて、テスト接続にも付き合ってくれた大阪大学 稲角氏、東北大 安東氏、多くのご理解、ご協力をいただいて今回の貴重な経験ができた。最後になってしまい恐縮だがここに感謝の意を表した
い。
2.0
1.0
X : parts per Thousand : Niobium930-1.0-2.0-3.0-4.0

参考文献
[1]

NMR PLATFORM - 文部科学省「先端研究基盤共用促進事業」 https://nmrpf.jp/[2]

T.Otsuka, M.R.Cicconi, D.Dobesh, B.Schroeder, T.Hayakawa, “93Nb NMR study of (K, Na)NbO3-doped SiO2Na2O-Al2O3 glasses”,Phys.Status Solidi (b) 2022, 2200016.

[3]

日本電子アプリケーションノート https://www.jeol.co.jp/applications/detail/1187.html

20