NMRについて

質問

純水と硫酸銅水溶液のスピン-スピン緩和時間を測定すると、硫酸銅水溶液の方が小さいのが分かります。
スピン-スピン緩和時間は試料によって変わりますが、その違いをもたらす原因とは何なのでしょうか？

どなたかお分かりの方回答お願いします。

回答No.1

来生 自然（@k_jinen）

水素原子核（プロトン）をターゲットにしたNMRですね？

水分子を構成しているプロトンのスピンは、一定磁場の元で一定のラーモア周波数で歳差運動していますが、その水分子が移動して他の水分子（のプロトン）と相互作用する時間（相関時間）が長ければ長いほど双極子-双極子相互作用の結果（すなわち磁石同士の引き合いと反発の結果）、位相がずれます。

このスピン同士の相互作用による位相のズレが横緩和時間（スピン-スピン緩和時間）に影響します。

純水の場合、相関時間が短いですが、水溶液の場合、溶けている物質によって（粘性が高くなって、すなわち水分子が動きにくくなって）相関時間が長くなります。そのため、純水に比べて硫酸銅水溶液の方がスピン-スピン緩和時間は短くなるようです。

※MRI関係の教科書と、「NMRハンドブック」（Ray Freeman 著、共立出版）等を読んだ記憶を元に書いています。