นิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ของของแข็ง ( ssNMR ) เป็น เทคนิค ทางสเปกโทรสโกปีที่ใช้ในการศึกษาโครงสร้างและพลวัตระดับอะตอมในวัสดุของแข็ง สเปกตรัม ssNMR จะกว้างกว่าเนื่องจากปฏิกิริยาของนิวเคลียสสปิน ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็นการจับคู่แบบไดโพลาร์การกำบังทางเคมีปฏิกิริยาแบบควอดรูโพลาร์และการจับคู่แบบเจ ปฏิกิริยาเหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อรูปร่างของเส้นในสเปกตรัม ssNMR ที่ได้จากการทดลอง ซึ่งสามารถเห็นได้ในรูปแบบผงและแบบไดโพลาร์ มีเทคนิคของแข็งพื้นฐานมากมายควบคู่ไปกับเทคนิค ssNMR ขั้นสูงที่สามารถนำมาใช้เพื่ออธิบายแง่มุมพื้นฐานของวัสดุของแข็ง ssNMR มักถูกรวมเข้ากับการหมุนมุมวิเศษ (MAS) เพื่อขจัด ปฏิกิริยา แบบไม่สมมาตรและปรับปรุงความไวของเทคนิค การประยุกต์ใช้ ssNMR ยังขยายไปถึงชีววิทยาและการแพทย์ด้วย

ความถี่เรโซแนนซ์ของสปินนิวเคลียร์ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามแม่เหล็กที่นิวเคลียสซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยปฏิกิริยาแบบไอโซโทรปิก (เช่นการเลื่อนทางเคมี การจับ คู่ J แบบไอโซโทรปิก)และปฏิกิริยาแบบแอนไอโซโทรปิก ( เช่น แอนไอโซโทรปีของการเลื่อนทางเคมี ปฏิกิริยา แบบไดโพลาร์) ในการทดลอง NMRแบบคลาสสิกในสถานะของเหลวการหมุนของโมเลกุลที่เกิดจากการเคลื่อนที่แบบบราวน์จะทำให้ปฏิกิริยาแบบแอนไอโซโทรปิกเฉลี่ยเป็นศูนย์ ดังนั้นจึงไม่ปรากฏในสเปกตรัม NMR อย่างไรก็ตาม ในตัวกลางที่ไม่มีหรือมีการเคลื่อนที่น้อย (เช่น ผงผลึก แก้ว ถุงเมมเบรนขนาดใหญ่ กลุ่มโมเลกุล) สนามหรือปฏิกิริยาเฉพาะที่แบบแอนไอโซโทรปิกจะมีอิทธิพลอย่างมากต่อพฤติกรรมของสปินนิวเคลียร์ ซึ่งส่งผลให้เส้นสเปกตรัม NMR กว้างขึ้น

การกำบังทางเคมีเป็นคุณสมบัติเฉพาะที่ของแต่ละตำแหน่งนิวเคลียสในโมเลกุลหรือสารประกอบ และแปรผันตรงกับสนามแม่เหล็กภายนอกที่กระทำ สนามแม่เหล็กภายนอกเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสอิเล็กตรอนในออร์บิทัลของโมเลกุล กระแสเหนี่ยวนำเหล่านี้สร้างสนามแม่เหล็กเฉพาะที่ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงลักษณะเฉพาะของความถี่เรโซแนนซ์ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้สามารถทำนายได้จากโครงสร้างโมเลกุลโดยใช้กฎเชิงประจักษ์หรือการคำนวณทางเคมีควอนตัม

โดยทั่วไป การกำบังทางเคมีมีลักษณะไม่เป็นไอโซโทรปิก เนื่องจากมีการกระจายตัวที่ไม่เป็นไอโซโทรปิกของออร์บิทัลโมเลกุลรอบตำแหน่งนิวเคลียส ภายใต้การหมุนมุมวิเศษที่เร็วเพียงพอ หรือภายใต้ผลของการหมุนวนของโมเลกุลใน NMR ในสารละลาย ความสัมพันธ์ที่ไม่เป็นไอโซโทรปิกของการกำบังทางเคมีจะถูกเฉลี่ยตามเวลาเป็นศูนย์ เหลือเพียงค่าการเลื่อนทางเคมี ที่เป็นไอโซโทร ปิ กเท่านั้น

สปินของนิวเคลียสแสดงโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็กซึ่งสร้างสนามแม่เหล็กที่ทำปฏิกิริยากับโมเมนต์ไดโพลของนิวเคลียสอื่นๆ ( การคู่ควบไดโพล ) ขนาดของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับอัตราส่วนไจโรแมกเนติกของชนิดสปิน ระยะห่างระหว่างนิวเคลียสrและทิศทางของเวกเตอร์ที่เชื่อมต่อสปินของนิวเคลียสทั้งสองเทียบกับสนามแม่เหล็กภายนอกB (ดูรูป) ค่าคงที่การคู่ควบไดโพลสูงสุดกำหนดโดยค่าคงที่การคู่ควบไดโพล d

${\displaystyle d=\hbar \left({\frac {\mu _{0}}{4\pi }}\right){\frac {1}{r^{3}}}\gamma _{1}\gamma _{2}}$,

โดยที่γ ₁และγ ₂คืออัตราส่วนไจโรแมกเนติกของนิวเคลียสคือค่าคงที่ของพลังค์แบบลดทอนและคือค่าสภาพซึมผ่านของสุญญากาศในสนามแม่เหล็กแรงสูง การเชื่อมต่อแบบไดโพลขึ้นอยู่กับมุมθระหว่างเวกเตอร์ระหว่างนิวเคลียสและสนามแม่เหล็กภายนอกB (รูปภาพ) ตามสมการ ${\displaystyle \hbar }$${\displaystyle \mu _{0}}$

${\displaystyle D\propto 3\cos ^{2}\theta -1}$.

_ค่าDจะเป็นศูนย์เมื่อดังนั้น นิวเคลียสสองตัวที่มีเวกเตอร์การเชื่อมต่อแบบไดโพลาร์ทำมุมθm = 54.7° กับสนามแม่เหล็กภายนอกที่แรง จะมีการเชื่อมต่อแบบไดโพลาร์เป็นศูนย์_θm เรียกว่ามุมวิเศษการหมุนด้วยมุมวิเศษมักใช้เพื่อกำจัดค่าการเชื่อมต่อแบบไดโพลาร์ที่อ่อนกว่าอัตราการหมุน ${\displaystyle \theta _{m}=\arccos {\sqrt {1/3}}=\arctan {\sqrt {2}}\simeq 54.7^{\circ }}$

นิวเคลียสที่มีเลขควอนตัมสปิน >1/2 มีการกระจายประจุที่ไม่เป็นทรงกลมและมีโมเมนต์ควอดรูโพล^{[ 2 ]}โมเมนต์ควอดรูโพลเป็นเทนเซอร์อันดับสองที่เชื่อมโยงกับเกรเดียนต์สนามไฟฟ้า โดยรอบ ซึ่งเป็นเทนเซอร์อันดับสองอีกตัวหนึ่ง^{[ 2 ] [ 3 ]}การเชื่อมโยงควอดรูโพลของนิวเคลียสโดยทั่วไปเป็นปฏิสัมพันธ์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองใน NMR เทียบได้กับขนาดของปฏิสัมพันธ์ที่ใหญ่ที่สุดที่เรียกว่าปฏิสัมพันธ์ซีแมน^{[ 4 ]}เมื่อการเชื่อมโยงควอดรูโพลของนิวเคลียสไม่สามารถละเลยได้เมื่อเทียบกับการเชื่อมโยงซีแมน จำเป็นต้องมีการแก้ไขลำดับที่สูงกว่าเพื่ออธิบายสเปกตรัม NMR อย่างถูกต้อง ในกรณีดังกล่าว การแก้ไขอันดับแรกสำหรับความถี่การเปลี่ยนผ่าน NMR นำไปสู่การขยายเส้นแบบไม่สมมาตรที่รุนแรงของสเปกตรัม NMR อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนผ่านแบบสมมาตรทั้งหมดระหว่าง ระดับ และจะไม่ได้รับผลกระทบจากการมีส่วนร่วมของความถี่อันดับแรก การมีส่วนร่วมของความถี่อันดับสองขึ้นอยู่กับพหุนามเลอจองเดอร์ P ₄ซึ่งมีจุดศูนย์ที่ 30.6° และ 70.1° การขยายตัวแบบแอนไอโซโทรปิกเหล่านี้สามารถกำจัดได้โดยใช้ DOR (การหมุนสองมุม) ซึ่งคุณหมุนที่สองมุมพร้อมกัน หรือ DAS (การหมุนสองมุม) ^{[ 5 ]}ซึ่งคุณสลับระหว่างสองมุมอย่างรวดเร็ว เทคนิคทั้งสองได้รับการพัฒนาในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และต้องใช้ฮาร์ดแวร์เฉพาะ (โพรบ) NMR แบบหมุนมุมวิเศษควอนตัมหลายมุม (MQMAS) ได้รับการพัฒนาในปี 1995 และกลายเป็นวิธีการประจำในการได้สเปกตรัม NMR ของสถานะของแข็งที่มีความละเอียดสูงของนิวเคลียสควอดรูโพลาร์^{[ 6 ] [ 7 ]}วิธีการที่คล้ายกับ MQMAS คือ NMR แบบหมุนมุมวิเศษการเปลี่ยนผ่านดาวเทียม (STMAS) ซึ่งพัฒนาขึ้นในปี 2000 ${\displaystyle m_{I}}$${\displaystyle -m_{I}}$

ค่าJ-couplingหรือค่าการคู่ควบสปินนิวเคลียร์ทางอ้อม (บางครั้งเรียกว่า "scalar" coupling แม้ว่าJจะเป็นปริมาณเทนเซอร์ก็ตาม) อธิบายถึงปฏิสัมพันธ์ของสปินนิวเคลียร์ผ่านพันธะเคมีค่า J-coupling ไม่สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจนในของแข็ง เนื่องจากความกว้างของเส้นสเปกตรัมที่สังเกตได้ใน NMR ของของแข็งมักจะค่อนข้างมาก

สาร พาราแมกเนติกจะเกิดปรากฏการณ์ไนท์ชิฟต์ (Knight shift )

รูปแบบการดูดกลืนแสงแบบผงเกิดขึ้นในตัวอย่างผงที่ผลึกเรียงตัวแบบสุ่มเมื่อเทียบกับสนามแม่เหล็ก ทำให้มีทิศทางการเรียงตัวของโมเลกุลทุกแบบอยู่ ในกรณีที่มีปฏิสัมพันธ์ของความไม่สมมาตรของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ทิศทางการเรียงตัวแต่ละแบบเมื่อเทียบกับสนามแม่เหล็กจะให้ความถี่เรโซแนนซ์ที่แตกต่างกัน หากมีผลึกมากพอ การมีส่วนร่วมที่แตกต่างกันทั้งหมดจะทับซ้อนกันอย่างต่อเนื่องและนำไปสู่สเปกตรัมที่ราบเรียบ

การปรับรูปแบบในการทดลอง ssNMR แบบคงที่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับเทนเซอร์การกำบัง ซึ่งมักจะอธิบายโดยค่าการเลื่อนทางเคมีแบบไอโซโทรปิก พารามิเตอร์แอนไอโซโทรปีของการเลื่อนทางเคมีและพารามิเตอร์ความไม่สมมาตร^{[ 8 ]}${\displaystyle \delta _{iso}}$${\displaystyle \Delta _{CS}}$${\displaystyle \eta }$

รูปแบบผงไดโพลาร์ (หรือรูปแบบ Pake) มีรูปร่างลักษณะเฉพาะที่เกิดขึ้นเมื่อสปินนิวเคลียร์สองตัวถูกจับคู่กันภายในผลึก การแยกตัวระหว่างจุดสูงสุด ("เขา") ของรูปแบบจะเท่ากับค่าคงที่การจับคู่ไดโพลาร์: ^{[ 8 ]}${\displaystyle d}$

${\displaystyle d=\hbar \left({\frac {\mu _{0}}{4\pi }}\right){\frac {1}{r^{3}}}\gamma _{1}\gamma _{2}}$

โดยที่γ ₁และγ ₂คืออัตราส่วนไจโรแมกเนติกของนิวเคลียสที่เชื่อมต่อแบบไดโพลาร์คือระยะห่างระหว่างนิวเคลียสคือค่าคงที่ของพลังค์แบบลดทอนและคือ ค่าสภาพซึม ผ่าน ของสุญญากาศ${\displaystyle r}$${\displaystyle \hbar }$${\displaystyle \mu _{0}}$

การหมุนมุมวิเศษ (MAS) เป็นเทคนิคที่ใช้เป็นประจำใน ssNMR เพื่อปรับปรุงความละเอียดของสเปกตรัม ssNMR ^{[ 9 ]}หลังจากใช้เทคนิค MAS แล้ว สเปกตรัม NMR จะคมชัดและแคบลง^{[ 9 ] [ 10 ]}ความละเอียดที่ได้รับการปรับปรุงนี้เกิดจากการจัดการปฏิสัมพันธ์ของการหมุนของตัวอย่างกับสนามแม่เหล็ก ที่ใช้ ซึ่งทำได้โดยการหมุนตัวอย่างที่มุมหนึ่งกับสนามแม่เหล็กเพื่อเฉลี่ยปฏิสัมพันธ์นิวเคลียร์แบบ แอ นไอ โซโทรปิกทั้งหมดหรือบางส่วน เช่น ปฏิสัมพันธ์ แบบไดโพลาร์ แอนไอโซโทรปีของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีและปฏิสัมพันธ์แบบควอดรูโพลาร์^{[ 9 ]}มุมการหมุนนี้เรียกว่ามุมวิเศษ θ _m (ประมาณ 54.74° โดยที่ cos ² θ _m = 1/3) เพื่อให้ได้การเฉลี่ยปฏิสัมพันธ์เหล่านี้อย่างสมบูรณ์ ตัวอย่างจำเป็นต้องหมุนด้วยอัตราที่สูงกว่าแอนไอโซโทรปีสูงสุดอย่างน้อย^{[ 9 ] [ 10 ]}

การหมุนตัวอย่างผงด้วยอัตราที่ช้ากว่าส่วนประกอบที่ใหญ่ที่สุดของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีแบบแอนไอโซโทรปี ส่งผลให้การเฉลี่ยปฏิสัมพันธ์ไม่สมบูรณ์ และสร้างแถบข้างการหมุนชุดหนึ่ง นอกเหนือจากเส้นไอโซโทรปิก ซึ่งมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่การเปลี่ยนแปลงทางเคมีแบบไอโซโทรปิก^{[ 10 ]}แถบข้างการหมุนเป็นเส้นคมที่แยกออกจากความถี่ไอโซโทรปิกด้วยค่าทวีคูณของอัตราการหมุน แม้ว่าแถบข้างการหมุนจะสามารถใช้ในการวัดปฏิสัมพันธ์แบบแอนไอโซโทรปิกได้ แต่มักจะไม่เป็นที่ต้องการและถูกกำจัดออกไปโดยการหมุนตัวอย่างให้เร็วขึ้น หรือโดยการบันทึกจุดข้อมูลพร้อมกันกับคาบการหมุนของโรเตอร์

การโพลาไรซ์แบบไขว้ ( Cross-polarization , CP) เป็นลำดับพัลส์ RF พื้นฐาน (คลื่นความถี่วิทยุ) และเป็นองค์ประกอบพื้นฐานใน NMR ของของแข็งหลายชนิด โดยทั่วไปจะใช้เพื่อเพิ่มสัญญาณของนิวเคลียสเจือจางที่มีอัตราส่วนไจโรแมกเนติกต่ำ (เช่น¹³ซี ,¹⁵N ) โดยการถ่ายโอนสนามแม่เหล็กจากนิวเคลียสจำนวนมากที่มีอัตราส่วนไจโรแมกเนติกสูง (เช่น¹H ) หรือเป็นวิธีการแก้ไขสเปกตรัมเพื่อส่งข้อมูลอวกาศ (เช่น แบบกำหนดทิศทาง)¹⁵เอ็น →¹³C CP ในสเปกโทรสโกปีโปรตีน) ^{[ 9 ]}

เพื่อสร้างการถ่ายโอนสนามแม่เหล็ก พัลส์ RF ("พัลส์สัมผัส") จะถูกนำไปใช้พร้อมกันในช่องความถี่ทั้งสองเพื่อสร้างสนามที่มีความแรงตรงตามเงื่อนไข Hartmann–Hahn: ^{[ 11 ] [ 12 ]}${\displaystyle B_{1}}$

${\displaystyle \gamma _{H}B_{1}(^{1}{\text{H}})=\gamma _{X}B_{1}({\text{X}})\pm n\omega _{R}}$

โดยที่คืออัตราส่วนไจโรแมกเนติกคืออัตราการหมุน และคือจำนวนเต็ม ในทางปฏิบัติ กำลังของพัลส์ รวมทั้งความยาวของพัลส์สัมผัส จะถูกปรับให้เหมาะสมโดยการทดลอง โดยทั่วไปแล้ว กำลังของพัลส์สัมผัสหนึ่งครั้งจะถูกค่อยๆ เพิ่มขึ้นเพื่อให้ได้การถ่ายโอนสนามแม่เหล็กที่มีช่วงความถี่กว้างและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ${\displaystyle \gamma }$${\displaystyle \omega _{R}}$${\displaystyle n}$

สามารถกำจัด ( แยก ) ปฏิกิริยาการหมุนเพื่อเพิ่มความละเอียดของสเปกตรัม NMR ระหว่างการตรวจจับ หรือเพื่อยืดอายุการใช้งานของสนามแม่เหล็กนิวเคลียร์ได้

การแยกนิวเคลียสต่างชนิดกันทำได้โดยการฉายรังสีคลื่นความถี่วิทยุที่ความถี่ของนิวเคลียสที่จะแยก ซึ่งมักจะเป็น¹ H การฉายรังสีอาจเป็นแบบต่อเนื่อง (การแยกด้วยคลื่นต่อเนื่อง^{[ 13 ]} ) หรือเป็นชุดของพัลส์ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและแบนด์วิดท์ของการแยก (TPPM, ^{[ 14 ]} SPINAL-64, ^{[ 15 ]} SWf-TPPM ^{[ 16 ]} )

การแยกโฮโมโนเคลียร์ทำได้โดยใช้ลำดับพัลส์หลายพัลส์ (WAHUHA, ^{[ 17 ]} MREV-8, ^{[ 18 ]} BR-24, ^{[ 19 ]} BLEW-12, ^{[ 19 ]} FSLG ^{[ 20 ]} ) หรือการมอดูเลชั่นคลื่นต่อเนื่อง (DUMBO, ^{[ 21 ]} eDUMBO ^{[ 22 ]} ) ปฏิสัมพันธ์แบบไดโพลาร์ยังสามารถกำจัดได้ด้วย การหมุนมุมวิเศษ (magic angle spinning ) MAS ที่เร็วมาก (ตั้งแต่ 60 kHz จนถึงมากกว่า 111 kHz) เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการหาค่าเฉลี่ยของปฏิสัมพันธ์แบบไดโพลาร์ทั้งหมด รวมถึง ปฏิสัมพันธ์แบบไดโพลาร์โฮโมโนเคลียร์ ¹ H– ¹ H ซึ่งขยายความละเอียดของ สเปกตรัม ¹ H และทำให้สามารถใช้ลำดับพัลส์ที่ใช้ใน NMR สถานะสารละลายได้^{[ 23 ] [ 24 ]}

การทดลอง Rotational Echo Double Resonance (REDOR) ^{[ 25 ] [ 26 ]} เป็นการทดลองการเชื่อมต่อไดโพลาร์เฮเทอโรนิวเคลียร์ชนิดหนึ่ง ซึ่งช่วยให้สามารถนำการเชื่อมต่อไดโพลาร์เฮเทอโรนิวเคลียร์ที่เฉลี่ยโดย MAS กลับมาใช้ได้อีกครั้ง การนำการเชื่อมต่อไดโพลาร์ดังกล่าวกลับมาใช้ใหม่จะลดความเข้มของสัญญาณ NMR เมื่อเทียบกับสเปกตรัมอ้างอิงที่ไม่มีการใช้พัลส์ดีเฟสซิ่ง REDOR สามารถใช้ในการวัดระยะห่างของเฮเทอโรนิวเคลียร์ และเป็นพื้นฐานของการศึกษา ผลึกศาสตร์ NMR

^{ปฏิสัมพันธ์ไดโพลาร์โฮโมโนเคลียร์ 1} H- ¹ H ที่แข็งแกร่งซึ่งเกี่ยวข้องกับเส้น NMR กว้างและเวลาการผ่อนคลาย T ₂ สั้น ทำให้โปรตอนถูกลดบทบาทลงสำหรับ NMR แบบไบโมเลคูลาร์ MAS ที่รวดเร็วและการลดปฏิสัมพันธ์ไดโพลาร์โดยการดิวเทอเรชันทำให้โปรตอน ssNMR มีความหลากหลายเช่นเดียวกับในสารละลาย ซึ่งรวมถึงการกระจายสเปกตรัมในการทดลองหลายมิติ^{[ 27 ]}และข้อจำกัดและพารามิเตอร์ที่มีคุณค่าเชิงโครงสร้างที่สำคัญสำหรับการศึกษาพลวัตของวัสดุ^{[ 28 ]}

NMR ที่เร็วมากและการทำให้เส้น NMR คมชัดขึ้น ช่วยให้ลำดับพัลส์ NMR สามารถใช้ประโยชน์จากการตรวจจับโปรตอนเพื่อปรับปรุงความไวของการทดลองเมื่อเทียบกับการตรวจจับระบบสปิน 1/2 โดยตรง (X) ปัจจัยการเพิ่มประสิทธิภาพดังกล่าวคำนวณได้จาก: ${\displaystyle \xi }$

${\displaystyle \xi \propto \left({\frac {\gamma _{H}}{\gamma _{X}}}\right)^{3/2}\left({\frac {W_{X}}{W_{H}}}\right)^{1/2}\left({\frac {Q_{H}}{Q_{X}}}\right)^{1/2}}$

โดยที่อัตราส่วนไจโรแมกเนติกแสดงถึงความกว้างของเส้น NMR และแสดงถึงปัจจัยคุณภาพของเรโซแนนซ์ของโพรบ^{[ 29 ]}${\displaystyle \gamma }$${\displaystyle W}$${\displaystyle Q}$

การโพลาไรซ์นิวเคลียร์แบบไดนามิกด้วยการหมุนมุมวิเศษ (MAS-DNP) เป็นเทคนิคที่เพิ่มความไวของการทดลอง NMR ได้หลายลำดับ^{[ 30 ] [ 31 ]}โดยเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนโพลาไรซ์อิเล็กตรอนที่สูงมากจากอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่ไปยังนิวเคลียสที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งทำได้ที่อุณหภูมิเยือกแข็งโดยการฉายรังสีไมโครเวฟอย่างต่อเนื่องจากไคลสตรอนหรือไจโรตรอนด้วยความถี่ที่ใกล้เคียงกับ ความถี่ เรโซแนนซ์พาราแมกเนติกของอิเล็กตรอน (EPR) ที่สอดคล้องกัน

การพัฒนาเครื่องมือ MAS-DNP และการปรับปรุงตัวแทนโพลาไรซ์ (TOTAPOL, AMUPOL, TEKPOL เป็นต้น^{[ 31 ]} ) เพื่อให้ได้การถ่ายโอนโพลาไรซ์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ช่วยลดเวลาในการทดลองลงอย่างมาก ซึ่งทำให้สามารถสังเกตพื้นผิว^{[ 32 ]}ไอโซโทปที่ไม่ไวต่อแสง^{[ 33 ]}และการทดลองหลายมิติบนนิวเคลียสที่มีความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติต่ำ^{[ 34 ]}และสปีชีส์ที่เจือจาง^{[ 35 ]}

การตรวจจับเบตาด้วยนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ (β-NMR) เป็นเทคนิคเฉพาะที่มีหลักการทำงานคล้ายกับสเปกโทรสโกปีสปิน มิวอ อน^{[ 36 ]}ใช้ในสาขาต่างๆ เช่นเคมีวิทยาศาสตร์วัสดุฟิสิกส์สสารควบแน่นและชีววิทยาในฐานะเครื่องมือตรวจสอบที่มีประสิทธิภาพ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]} β-NMR ดำเนินการที่สิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆ เช่นTRIUMFและISOLDEรวมถึงกลุ่มวิจัยในโอซาก้าและมอสโก^{[ 38 ]}

สิ่งที่ทำให้ β-NMR แตกต่างจาก NMR ทั่วไปคือ ประการแรก ตำแหน่งและเวลาที่การโพลาไรซ์สปินของนิวเคลียสเกิดขึ้น และประการที่สอง วิธีการสร้างสัญญาณ^{[ 36 ] [ 39 ]}ในการทำการทดลอง β-NMR จะใช้ การปั๊มด้วยแสงกับ ลำแสงอนุภาค กัมมันตรังสีเช่น⁸ Li และ³¹ Mg เพื่อโพลาไรซ์สปินนิวเคลียร์ให้เกือบหนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์^{[ 36 ] [ 40 ]} จาก นั้นไอโซโทปจะถูกฝังลงในตัวอย่างในสุญญากาศในขีดจำกัดความเจือจางเพื่อกำจัดปฏิสัมพันธ์ของโพรบโฮโมโนเคลียร์การผ่อนคลายสปิน-แลตติซของโพรบจะถูกตรวจสอบโดยการสลายตัวของเบต้าที่ละเมิด พาริตี ของไอโซโทปกัมมันตรังสี^{[ 36 ] [ 40 ]} การสลายตัวแบบ ไม่สมมาตรนี้เป็นที่มาของสัญญาณสำหรับการทดลอง β-NMR ^{[ 36 ] [ 39 ]}เทคนิคนี้ช่วยให้สามารถตรวจสอบสภาพแวดล้อมแม่เหล็กและอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะที่ภายในวัสดุได้^{[ 36 ] [ 40 ]}

สเปกโทรสโกปี ssNMR เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ที่มีประสิทธิภาพในเคมีชีวภาพ เคมีอินทรีย์ และเคมีอนินทรีย์ เนื่องจากมีความคล้ายคลึงกับสเปกตรัมของสถานะของเหลว ในขณะเดียวกันก็ให้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์แบบแอนไอโซโทรปิก^{[ 41 ]}

ใช้เพื่อระบุลักษณะองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้าง การเคลื่อนที่เฉพาะที่ จลนศาสตร์ และอุณหพลศาสตร์ โดยมีความสามารถพิเศษในการกำหนดพฤติกรรมที่สังเกตได้ไปยังไซต์เฉพาะในโมเลกุล นอกจากนี้ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งในด้าน เคมี พื้นผิวและเคมีส่วนต่อประสาน^{[ 42 ]}

ssNMR ใช้ในการศึกษาโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำและโปรตีน เช่นโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์^{[ 43 ]}และเส้นใยอะไมลอยด์ [ ^{44 ] โดย}ใช้หลักการของ MAS สามารถกำหนดข้อมูลโครงสร้างตติยภูมิของโปรตีน ได้ ^{[ 45 ]}ซึ่งรวมถึงการประเมินพลวัตของโปรตีน^{[ 46 ]}

ssNMR ^{ถูกนำ}มา^ใช้ในการศึกษาวัสดุชีวภาพ เช่นกระดูก [ ^{47 ] [ 48 ]}ฟัน^[ 49 ^{] [ 50 ]}เส้นผม^{[ 51 ]}ไหม^{[ 52 ]}ไม้^{[ 53} ] รวมถึงไวรัส^{[ 54 ] [ 55 ]}พืช^{[ 56 ] [ 57 ]}เซลล์^{[ 58 ] [ 59 ]}และชิ้น^{เนื้อที่}เก็บรวบรวม[ ^{60 ]}

ssNMR ใช้ในการวิจัยทางเภสัชกรรมเพื่อระบุลักษณะของพอลิมอร์ฟ ของยา และการกระจายตัวของของแข็ง^{[ 61 ]}

สเปกโทรสโกปี ssNMR ใช้ในวิทยาศาสตร์วัสดุเพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างของแข็ง^{[ 62 ]}ในที่นี้ โมเลกุลมีการเคลื่อนที่ที่จำกัด ซึ่งนำไปสู่ปฏิสัมพันธ์แม่เหล็กที่ซับซ้อน เช่น การจับคู่ไดโพล-ไดโพล ความไม่สมมาตรของการเปลี่ยนแปลงทางเคมี และปฏิสัมพันธ์ควอดรูโพล^{[ 63 ]}ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้สามารถให้ข้อมูลโดยละเอียดมากกว่าการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์หรือสเปกโทรสโกปี NMR ของสารละลายเกี่ยวกับโครงสร้างของวัสดุเพื่ออธิบายข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างเฉพาะที่และพลวัตของของแข็ง (ทั้งที่เป็นผลึกและไม่เป็นผลึก)

ssNMR ถูกนำมาใช้ในการศึกษา^{โครงสร้าง}โลหะอินทรีย์ [ ^{64 ]}แบตเตอรี่โซลิดสเตท [ ^{65 ] พื้น}ผิวของวัสดุนาโนพรุน [ ^{66 ] และ}โพลิเมอร์[ ^{67 ] ได้}อย่าง ประสบความสำเร็จ

• mrsimulatorเป็นแพ็กเกจ Python สำหรับจำลองสเปกตรัม NMR ของของแข็ง
• SSNMRBLOGบล็อกวรรณกรรม NMR สถานะของแข็ง โดยกลุ่มวิจัย NMR สถานะของแข็งของศาสตราจารย์ Rob Schurko แห่งมหาวิทยาลัยวินด์เซอร์
• "Solid-State MAS NMR | Protein NMR" . สืบค้นเมื่อ2021-09-13 .
• "บล็อกของศูนย์ NMR มหาวิทยาลัยออตตาวา" . u-of-o-nmr-facility.blogspot.com . สืบค้นเมื่อ2021-09-13 .