Experimental Capability of High Resolution O17 using Double Rotation on Crystalline Sodium Enneagermanate

Abstract

Sampel kristal sodium enneagermanate telah dikaji dengan menggunakan penspinan sudut ajaib (MAS) dan putaran berganda (DOR) pada dua medan magnet yang berbeza. Jumlah anjakan kimia yang dicerap pada dua medan magnet telah digunakan untuk mengira anjakan kimia isotropik berserta dengan nilai pemalar gandingan (CQ = e²qQ/h) dan parameter tak simetri empat kutub (η). Nilai anjakan kimia isotopik dan pemalar gandingan itu telah digunakan dalam komputer simulasi untuk menentukan bentuk spektra penspinan sudut ajaib. Melalui kaedah tersebut parameter CQ dan η, telah ditentukan untuk setiap fasa kristal sampel sodium enneagermanate. Kaedah putaran berganda (DOR) telah menunjukkan keupayaan yang sangat tinggi dengan memperlihatkan spektrum oksigen-17 resolusi tinggi, untuk menentukan struktur unit yang terdapat dalam sampel kristal sodium enneagermanate. Kristal sodium enneagermanate telah dikaji untuk menentukan hubungan yang berlaku di antara parameter gandingan empat kutub ¹⁷O dengan kedudukan kekisi oksigen didalam sampel. Hasil yang diperolehi ini pula boleh digunakan untuk kajian yang selanjutnya untuk menentukan struktur kaca oksida yang lain dan kaca yang berasaskan germanate dengan menggunakan kaedah ¹⁷O keadaan pepejal resonan magnet nukleus. Kata kunci: kristal sodium enneagermanate; penspinan sudut ajaib; putaran berganda; oksigen-17 ; resonan magnet nukleus We have studied sodium enneagermanate crystal using both magic angle spinning (MAS) and double rotation (DOR) at two magnetic field strengths. Using equation for the total shift observed at two field strengths, the chemical shift is uniquely determined together with a product of the quadrupolar coupling constant (CQ = e²qQ/h) and the quadrupolar asymmetry parameter (η). We demonstrate a computer simulation that uses the isotropic shifts and quadrupolar products as constraints and provides simulations of overlapped magic-angle spinning line shapes. In this way the quadrupolar parameters, CQ and η, are determined separately for each crystallographic site of crystalline sodium enneagermanate. High resolution DOR spectra of oxygen-17 nuclei in sodium enneagermanate crystal illustrate the experimental capabilities. Crystalline studies of sodium enneagermanate is one of the structural data for confirming the correlations between the measured ¹⁷O quadrupolar coupling parameters and the oxygen environment. The result of these studies should provide insight to further investigation using ¹⁷O solid state NMR to study the structure of other oxide glasses and as well as other germanate-based glasses. Key words: sodium enneagermanate crystal; magic angle spinning (MAS); double rotation (DOR); oxygen; nuclear magnetic resonance (NMR)