저온에서 고압 NMR 측정

전문가 제언

○ 핵자기공명(NMR)은 외부 자기장하에 놓인 원자핵과 특정 주파수를 가진 전자파 사이에 발생하는 물리현상이다. 분자의 물리, 화학, 전기적 성질을 알기위한 분자 분광법의 하나로 사용된다. 의료진단 기기인 자기공명영상(MRI) 장치의 기본 원리이기도 하다.

○ NMR 측정에 사용하는 전자파는 고주파(RF: Radio Frequency) 영역으로 파장이 X선이나 가시광선에 비하여 길기 때문에 에너지가 낮고 따라서 다른 분광법과 비교하여 감도가 낮다. 여기서는 저온과 고압 하에서 물성 측정이 가능한 NMR 장치에 대하여 소개한다.

○ 고압은 인조 다이아몬드의 합성 등과 관련하여 산업계에서 널리 이용된다. 기초과학 분야에서도 최근에 발견된 철을 기저로 하는 초전도체의 임계온도(Tc)가 압력을 가하면 향상되기 때문에 고압 장치가 많이 활용된다. 물성의 압력효과와 신물질 탐색에도 고압이 필요하다.

○ 다이아몬드 앤빌 셀을 이용하면 100㎬ 이상의 초고압의 발생도 가능하지만 감도가 낮은 NMR 측정에는 비교적 큰 시료가 필요하다. 따라서 2~3㎬ 정도가 한계로 주로 피스톤-실린더가 사용된다. 또한 3He 냉동기나 3He- 4He 희석냉동기를 사용하는 1K 이하의 극저온에서는 측정에 의한 발열이 심하므로 특별한 조치가 요구된다.

○ MRI의 경우에도 일반 병원에서는 주로 1.5T급 장치가 사용되며, 일부 3T급도 이용된다. 연구용의 7T급 MRI장치는 3T급보다 4～5배 선명도가 높다. 다음 단계인 11.7T(500㎒)급 MRI장치가 프랑스, 일본에서 개발 중이다. NMR 분광기로는 21.3T(900㎒)급이 국내에도 도입되었다.

○ 3㎬ 이상을 발생시키는 고압 NMR 장치로는 인덴터 셀, 개량형 Bridgman 앤빌 장치, 또는 특별히 고안된 다이아몬드 앤빌이 있다. 고압 NMR은 시료 셀을 고압에 두어야 하기 때문에 더욱 어려우며 장치 개발이 연구의 수준을 가늠한다. 국내에서도 고압 NMR 장치 개발에 관심을 가져야 한다.

저자

Yoh Kohori

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2011

권(호)

46(5)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

413~417

분석자

박*철

분석물

• 저온에서 고압 NMR 측정.pdf [242,125 byte]

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