固體核磁共振技術(shù)有著極其廣泛的應(yīng)用，包括在蛋白組織，細(xì)菌，高分子，藥物分子，電池，食品等領(lǐng)域。以下從固體核磁技術(shù)在不同尺度所能解決的科學(xué)問(wèn)題做簡(jiǎn)單的介紹

1.      化學(xué)鍵連信息

當(dāng)原子核處于磁場(chǎng)中時(shí)，不同的化學(xué)環(huán)境能夠引起核周?chē)碾娮釉泼芏炔町悾瑥亩诤舜殴舱褡V圖上呈現(xiàn)不同的化學(xué)位移。通過(guò)化學(xué)位移的差異，可以鑒定材料中核所處化學(xué)環(huán)境的鍵連信息以及配合信息。固體核磁在這方面已經(jīng)有很多的研究報(bào)道，比如在分子篩中分析其中Si-O-Al 的形式，MOF材料中金屬和有機(jī)配體的結(jié)合方式，玻璃中硅酸鹽和硼酸鹽的化學(xué)鍵組成等。

  圖1  MOR分子篩進(jìn)行脫鋁和脫硅后骨架中Al和Si 配位形式

圖2 MOF中有機(jī)配體的化學(xué)基團(tuán)信息

2. 物質(zhì)的晶型結(jié)構(gòu)

對(duì)固體樣品中存在的各種相互作用的表征，能夠提供豐富的結(jié)構(gòu)信息。

（1）藥物多晶型的研究。相同化學(xué)環(huán)境的基團(tuán)，在處于不同的晶體局部結(jié)構(gòu)下，所表現(xiàn)出的化學(xué)位移會(huì)有差別。結(jié)合理論計(jì)算，固體核磁在藥物多晶型方面有著很多的報(bào)道。

圖3 西咪替丁的4種不同晶型的13C CPMAS譜圖

（2）高分子結(jié)晶中的研究。晶型高分子中，會(huì)存在著晶型，半晶型，無(wú)定形的區(qū)域。在這些不同的晶型相中，分子鏈的運(yùn)動(dòng)情況有著明顯的差異。利用固體核磁技術(shù)，通過(guò)利用特定的脈沖，能夠區(qū)分出這些不同的結(jié)晶區(qū)域的化學(xué)位移，從而定量的分析各組分的含量。另外，利用不同區(qū)域中氫原子的弛豫時(shí)間的不同，通過(guò)spn-diffusion實(shí)驗(yàn)，可以定量分析各晶型區(qū)域的尺寸大小。

圖4 高分子中不同晶型的區(qū)域以及通過(guò)固體核磁spin-diffsion實(shí)驗(yàn)得到各區(qū)域的尺寸大小

（3）生物大分子結(jié)構(gòu)的確定。固態(tài)樣品中存在的同核、異核偶極相互作用大小，包含著距離、取向等重要的結(jié)構(gòu)信息。利用固體核磁中同核、異核偶極重偶脈沖技術(shù)，可以定量的表征這些相互作用的大小，從而為分子結(jié)構(gòu)的解析提供重要的距離信息。如在生物大分子中，利用特定核的同位素標(biāo)記，通過(guò)REDOR實(shí)驗(yàn)，得到其中C-F 原子間的距離，解析結(jié)構(gòu)。

圖5 含有5F-Trp23膜結(jié)合的BM2 TM肽的C-F REDOR實(shí)驗(yàn)及其結(jié)構(gòu)

3．主客體相互作用

當(dāng)主體材料與客體分子之間存在著一定的相互作用時(shí)，會(huì)引起固體核磁中譜圖化學(xué)位移以及空間上原子核之間距離的變化。通過(guò)對(duì)于特定核的化學(xué)位移以及空間上的相關(guān)實(shí)驗(yàn)（HETCOR），能夠清晰的研究客體分子的作用位點(diǎn)信息。此外，對(duì)于主客體相互作用的研究，反過(guò)來(lái)能夠很好的解析主體材料的性質(zhì)。如在分子篩中，通過(guò)在其中加入丙酮、吡啶、三甲基氧磷等課題分子，通過(guò)P化學(xué)位移的變化，建立了固體酸強(qiáng)度表征的方法。

圖6 分子篩中P化學(xué)位移與酸強(qiáng)度之間的關(guān)系