High Resolution Solid-State Nuclear Magnetic Resonance in Disordered Solids

• Auteur / Autrice : Sylvian Cadars
• Direction : Lyndon Emsley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure (sciences)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Théorie quantique

Spin

Résonance magnétique nucléaire

Mots clés libres

Déplacement chimique

Couplage scalaire

Corrélation hétéronucléaire

Résumé

La caractérisation a l'échelle moléculaire du désordre structural est un enjeu crucial dans de nombreux domaines de la chimie. La résonance magnétique nucléaire (RMN) est un outil de choix pour la caractérisation de solides désordonnés, inaccessibles par les méthodes de diffusion et diffraction. A travers l'amélioration et le développement de techniques multidimensionnelles, nous avons montré comment des corrélations de déplacement chimique et de couplages scalaires pouvaient renseigner sur la nature et l'origine du désordre structural. Notre approche tire profit des dernières avancées technologiques et méthodologiques de la RMN a haute résolution, couplée a des calculs de paramètres RMN par la méthode de fonctionnelle de la densité. Les applications de ces méthodes a des biopolymères, des silices organisées en feuillets et des composés cristallins légèrement désordonnés ouvrent de nouvelles voies dans le domaine de la caractérisation du désordre structural.

The characterization at the molecular scale of structural disorder is a crucial issue for modern chemistry. To that end, nuclear magnetic resonance (NMR) plays a crucial role for characterizing disordered solids, which are barely accessible through diffusion or diffraction methods. Through the improvement and the development of new multidimensional techniques, we have shown that correlations of isotropic interactions such as chemical shifts and scalar couplings between neighboring nuclei can be used to get deep insights into the origin and nature of the structural disorder. Our approach combines state-of-the-art high resolution NMR and calculations of NMR parameters at the functional density level of theory. Applications of the our methods to biopolymers, locally-ordered layered silicates, and to slightly disordered crystalline species have provided new insights into these systems, and opened new fields for the fine characterization of structural disorder at the molecular scale.