気共鳴分光1.NMRの原理

摘要

いくつかの原子核は強い磁場中に置かれると，特定のエネルギーの電磁波を吸収するような性質をもつようになる?核磁気共鳴法（NuclearMagneticResonan？ e：NMR）はこの性質を利用した分光法である1,2）．分光分析法におけるNMRの重要性は，ますます増加しつつある．1940～1950年代にかけて，核スピンや電子スピンとNMR現象が発見されてから，半世紀以上にわたる技術革新と装置の高度化が続けられてきた結果，高分解能NMR技術は20世紀後半に爆発的に発展した．表1に，NMRの発展に関連のある成果に対して授与されたノーベル賞を掲げた．「物理学の時代」から始まり，「化学の時代」を経て「医学?生物学の時代」へと遷移しながら，発展を続けていることが見て取れる．2002年のK．Wdthrich博士，2003年にはP．Mannsfield博士，P．Rauterber博士らのNMRに関連する応用研究が二年連続してノーベル賞に輝いたことも記憶に新しい．現在，NMRは溶液中の分子構造決定をはじめとして，固体物性研究のための固体NMRや，生体分子を解析する構造生物学，画像診断を通じた医療への応用へと幅広い広がりをみせており，分光法の中でも特別な地位を占吟ている．一方，NMR現象は後述するように核スピンを観測する測定法であり，測定中に各核スピンにおける量子力学的重ね合わせ状態を実現でき，しかもそれを操作することができる．このことを利用して量子コンピューティングの装置としても注目されている．