Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile

CENTRO RICERCHE TRISAIA

NMR ad alta risoluzione di solidi

Poiché i solidi non hanno sufficiente mobilità per mediare le interazioni fra gli spin per ottenere degli spettri ad alta risoluzione è necessario sia ruotare il campione all’angolo magico (Magic Angle Spinning: MAS) sia disaccoppiare l’interazione dipolare mediante irraggiamento del campione con radiofrequenza ad elevata potenza. Mediante tale tecnica si ottengono spettri ad alta risoluzione anche se molto allargati rispetto a quelli ottenuti per liquidi e semisolidi.

STRUTTURA E DINAMICA DI POLIMERI ALLO STATO SOLIDO
Sebbene la risoluzione degli spettri NMR allo stato solido sia inferiore a quella degli spettri in soluzione tale tecnica fornisce importanti informazioni sul polimero su un grande intervallo di lunghezze di scala. Il livello più dettagliato di informazione ottenibile è sulla conformazione del polimero che può essere estratta dal chemical shift. L’organizzazione delle catene polimeriche a lunghezza di scala maggiore (20-200Å) può essere misurata sfruttando il fenomeno della spin diffusione.
Poiché polimeri in ambienti differenti hanno diverse dinamiche molecolari e quindi diversi tempi di rilassamento NMR è possibile studiare polimeri solidi multifase e osservare selettivamente polimeri in fase cristallina, amorfa, di gomma e nelle regioni interfacciali. Inoltre, alcuni polimeri sono stabili in più di una singola conformazione cristallina e la NMR allo stato solido fornisce un efficace mezzo per monitorare le transizioni solido-solido.

ALLUMINO-SILICATI
Nello studio di allumino-silicati quali zeoliti, pozzolane, cementi, ceramiche ecc. la spettroscopia congiunta di 17Al; 29Si; e 23Na fornisce importanti informazione sulla struttura cristallina e sui difetti in tali materiali. In particolare, è possibile valutare il rapporto Si=Al, la simmetria e il grado di coordinazione di ciascun atomo e la composizione della cella.

POLISACCARIDI
Mediante NMR è possibile studiare la composizione di materiale lignino-cellulosico. In particolare, è possibile determinare il contenuto di cellulosa, lignina, emicellulose ed altri polisaccaridi presenti nella fibra e di studiarne la mobilità e la struttura. Come nel caso più generale dei polimeri è possibile osservare selettivamente le regioni cristalline, quelle amorfe e quelle interfacciali che costituiscono le microfibrille della fibra vegetale. Inoltre, mediante il fenomeno della spin diffusione è possibile caratterizzare l’estensione delle microregioni in cui la cellulosa è distribuita nelle diverse fasi evidenziando le regioni in cui il polisaccaride è
esposto all’acqua.

MATERIALI COMPOSITI
Nel caso dei materiali compositi è possibile determinare le dimensioni dei domini di ciascun componente, studiare il tipo di interazione che c’è fra loro e la relativa dinamica. Inoltre, nel caso in cui il composito è costituito sia da materiali organici che inorganici l’utilizzo di diversi nuclei (13C; 17Al; 29Si; Na, ecc.) permette di studiare la composizione, la distribuzione e l’interazione fra le parti.