Hoe NMR werkt:

* Nucleaire spins: NMR vertrouwt op het feit dat bepaalde atoomkernen een eigenschap hebben met de naam "spin". Deze spin creëert een magnetisch moment.

* magnetisch veld: Wanneer ze in een sterk magnetisch veld worden geplaatst, stemmen deze kernen zichzelf uit.

* radiogolven: Door radiogolven van specifieke frequenties toe te passen, kunnen de kernen hun spin "omdraaien". Dit proces absorbeert energie en het signaal wordt uitgezonden wanneer de kernen terugkeren naar hun oorspronkelijke toestand wordt gedetecteerd.

* Chemische omgeving: De exacte frequentie waarbij een kern energie absorbeert, hangt af van zijn chemische omgeving, inclusief de omringende atomen en moleculen. Dit biedt waardevolle informatie over de structuur en dynamiek van het molecuul.

Hoe NMR wordt gebruikt voor nanomaterialen:

1. Structuur en samenstelling:

* Solid-state NMR: Deze techniek is met name nuttig voor het analyseren van de structuur en samenstelling van vaste nanomaterialen. Het kan informatie onthullen over:

* Kristallijne structuur (bijv. De aanwezigheid van verschillende fasen of defecten)

* Lokale chemische omgeving van atomen in het materiaal

* De aanwezigheid van specifieke functionele groepen

* Oplossingsstaat NMR: Handig voor het karakteriseren van nanomaterialen verspreid in oplossingen, waardoor inzichten worden geboden in:

* De grootte en vorm van nanodeeltjes

* De interacties tussen nanodeeltjes en hun omgeving (bijv. Liganden, oplosmiddelen)

* De dynamiek van vorming en aggregatie van nanodeeltjes

2. Oppervlaktekarakterisering:

* Oppervlakte NMR: Kan worden gebruikt om de oppervlakte -eigenschappen van nanomaterialen te bestuderen, waaronder:

* De samenstelling van het oppervlak en de functionalisering

* De interacties tussen het oppervlak en geadsorbeerde moleculen

* De dynamiek van oppervlakteprocessen

3. Dynamiek en interacties:

* ontspanningstijdmetingen: Geef inzicht in de mobiliteit en interacties binnen het nanomateriaal.

* diffusie NMR: Meet de diffusiesnelheden van moleculen in het nanomateriaal, wat informatie geeft over porositeit, oppervlakte -eigenschappen en transportfenomenen.

Voordelen van NMR voor nanomaterialen:

* niet-destructief: NMR is een niet-destructieve techniek, wat betekent dat het het monster niet beschadigt.

* Elementaire gevoeligheid: Het kan informatie geven over de elementaire samenstelling en binding van het nanomateriaal.

* Structureel detail: Het kan gedetailleerde structurele informatie over het materiaal onthullen.

* Dynamische inzichten: Het kan inzicht bieden in de dynamiek en interacties binnen het nanomateriaal.

Beperkingen:

* Gevoeligheid: NMR kan minder gevoelig zijn dan andere technieken, vooral voor kleine nanodeeltjes.

* Voorbereiding van het monster: Voorbereiding van het monster voor NMR kan een uitdaging zijn, met name voor vaste nanomaterialen.

Voorbeelden:

* Karakterisering van metalen nanodeeltjes: NMR kan worden gebruikt om de metalen kern, de aanwezigheid van oppervlakteliganden en de oxidatietoestand van de metaalatomen te identificeren.

* Analyse van koolstofnanobuisjes: NMR kan inzicht geven in de structuur en samenstelling van koolstofnanobuisjes, inclusief de aanwezigheid van defecten en functionele groepen.

* Studie van halfgeleider nanokristallen: NMR kan worden gebruikt om de oppervlakte -eigenschappen, de aanwezigheid van onzuiverheden en de grootteverdeling van halfgeleider nanokristallen te karakteriseren.

Over het algemeen is NMR een waardevol hulpmiddel voor het karakteriseren van de structuur, samenstelling en dynamiek van nanomaterialen. Het vormt een aanvulling op andere karakteriseringstechnieken en biedt unieke inzichten in de eigenschappen van deze materialen.