Bericht zum Workshop "Statische NMR Experimente an Pulvern und Einkristallen"

in Bochum vom 21. - 22. März 2002

Der 10. Workshop des Arbeitskreises NMR-Spektroskopie hatte die statische Messung von Pulver- und Einkristallspektren zum Thema. Austragungsort war wieder das „Geowissenschaftliche NMR“ an der Uni Bochum. Die Teilnehmer kamen aus Hannover, Kiel, Münster und Bochum. Der Workshop stand ein weiteres Mal unter der fachkundigen Leitung von Michael Fechtelkord, der jeweils am Morgen eine theoretische Einführung gab, bevor dann am Nachmittag das Gehörte am Gerät in die Tat umgesetzt werden konnte.

Am ersten Tag stand die Messung der Dynamik von 2H Atomen in deuteriertem Thioharnstoff im Mittelpunkt. Nach einer Einführung in die Geometrie des Experiments und die Auswirkung der Quadrupolwechselwirkung 1. Ordnung auf das statische Spektrum (Pake-Dublett), wurde noch am Vormittag der praktische Umgang mit dem Breitlinienprobenkopf an einer Korund Probe anhand von statischen 27Al NMR Messungen getestet. Dabei wurden verschiedene Kniffe bei der Aufnahme der statischen Spektren erläutert, etwa der Einsatz von Echo-Puls-Sequenzen oder das sogenannte Offset-stepping, mit dem sehr breite Signale durch Addition von Teilspektren rekonstruiert werden können.

Die Messungen am d4-Thioharnstoff [(ND2)2CS] wurden dann am Nachmittag bei verschiedenen Temperaturen unterhalb Raumtemperatur durchgeführt. Um die Sprungraten der Deuterium-Atome unter Zugrundelegung eines bestimmten Modells der Reorientierungsprozesse bestimmen zu können, sollten die Spektren von den Kursteilnehmern mit dem Programm MXQET (Multiple Axis Quadropolar Echo Tailing) simuliert werden. Trotz anfänglicher Probleme mit widerspenstigen, formatierten Eingabedateien konnten dem Programm schließlich auch ansehnliche Spektren in guter Übereinstimmung mit den Messungen entlockt werden.

Am zweiten Tag standen zwei Themen im Mittelpunkt: Zum einen war der deuterierte Thioharnstoff über Nacht einem sogenannten zweidimensionalen 2H Austauschexperiment unterzogen worden, dessen Auswertung nun anstand. Mit diesem zweidimensionalen Experiment können im Prinzip die Sprungwinkel der Reorientierungsprozesse bestimmt werden. Den eigentlichen Schwerpunkt aber bildete die, in Ermangelung eines echten Einkristallprobenkopfes, zwangsläufig etwas improvisierte Durchführung von Einkristallmessungen mit Hilfe des Breitlinienprobenkopfes. Als Probe diente dazu ein deuterierter Letovicit Kristall [(NH4)3D(SO4)2]. Wegen des fehlenden Goniometers musste die Orientierung des Kristalls, d.h. sein Drehwinkel um eine Kristallachse senkrecht zur Richtung des Magnetfelds, jeweils von Hand und nach Augenmaß geändert werden. Immerhin konnte die Aufspaltung der Resonanzlinie als Funktion des Drehwinkels demonstriert werden. Die relativ aufwendige Auswertung von Einkristallspektren erfolgte dann an Literaturdaten einer anderen Substanz. Nachdem erst einmal das Wirrwar von sich überkreuzenden Spuren der Resonanzlinien im Rotationsdiagramm entziffert war, konnte der Quadrupolshift als Funktion des Drehwinkels aufgetragen werden. Durch Anpassung eines entsprechenden Modells wurden daraus schließlich die Tensorkomponenten des elektrischen Feldgradienten berechnet. Der praktische Nutzen dieser Methode wird, ähnlich wie bei der Neutronenbeugung an Einkristallen, hauptsächlich durch die erforderliche Größe der Kristalle eingeschränkt.

Als Fazit bleibt zu sagen dass auch dieser Workshop eine gute Gelegenheit bot über den eigenen Tellerrand hinwegzuschauen und die vielfältigen Möglichkeiten der NMR Spektroskopie kennenzulernen.

Thomas Malcherek,
Münster

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