Handbuch der Nanoanalytik Steiermark 2005 - lamp.tugraz.at

M22: NMR-CIDNP
Abbildung 1:
Methoden
M22: NMR-CIDNP
Die NMR-CIDNP(Nuclear Magnetic Resonance
– Chemically Induced Dynamic Nuclear
Polarization)-Methode ist eine von der Kernspinresonanz
abgeleitete Methode und dient zur Untersuchung
von reaktiven Systemen, welche als
wesentliche Zwischenstufen Radikale aufweisen.
Dies sind Spezies mit nicht gepaarten Elektronen.
Sie treten in zahlreichen industriellen Anwendungen
auf, wobei sich die Spannweite von Lacken über
Photoresists bis zur Herstellung von Nanostrukturen
erstreckt.
Das Messprinzip beruht darauf, dass bei Anwesenheit
eines starken Magnetfeldes (supraleitender
Magnet) bestimmte Energiezustände (des Kernspin)
so aufgespalten werden, dass man mittels Radiowellen
Übergänge zwischen diesen induzieren und
detektieren kann. Die so erhaltenen NMR-Spektren
liefern Informationen über die Bindungsverhältnisse
und die räumliche Anordnung von Atomen im molekularen
Verbund.
Schematischer Aufbau eines NMR-CID-
NP-Spektrometers (links), Spektrometer
(rechts, die roten Pfeile markieren
den Lichtstrahl) und Probenkopf
(Einsatz im Bild rechts).
Wird zusätzlich zu diesem Phänomen noch Licht
in die Messprobe eingestrahlt, erhält man Auskunft
über die Struktur der Produkte und den photophysikalischen
Verlauf der photoinduzierten Reaktion
(CIDNP). Abb. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau und
ein Bild eines NMR-CIDNP-Spektrometers. Die Probe
befindet sich in einem Probenkopf im Inneren
des Magneten. Der Probenkopf besteht aus einem
Sende- und Detektionssystem für Radiowellen und
erlaubt gleichzeitig die direkte Bestrahlung der Probe
mit Hilfe eines Lichtleiters.
Für die Aufnahme eines CIDNP-Spektrums wird
zunächst mit einem Lichtpuls die gewünschte chemische
Reaktion induziert, anschließend wird ein
Radiofrequenzpuls angewandt und das Spektrum
detektiert (Abb. 2). Daraus ist es möglich, die Struktur
der Reaktionsprodukte aufzuklären, reaktive
Zwischenstufen nachzuweisen und den photochemischen
Verlauf zu klären.
Abbildung 2: Zeitsequenz für ein CIDNP-Experiment.
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