matematicas

RESONANCIA MAGNÉTICA NUCLEAR DE SÓLIDOS
Teresa Blasco Lanzuela
Instituto de Tecnología Química (UPV-CSIC)
Avda. de los Naranjos s/n, 46022-Valencia

1. Introducción
En los primeros años desde su descubrimiento en 1946, la RMN es utilizada por los
físicos para medir momentos magnéticos, hasta que el hallazgo de los desplazamientos
químicos en los años cincuenta la convirtió en unaherramienta muy poderosa para el estudio
de la estructura molecular. Durante los años sesenta, coincidiendo con la comercialización de
equipos con imanes superconductores y de transformada de Fourier al final de la década, la
RMN se convirtió en una técnica fundamental para el estudio de muestras líquidas y
disoluciones en los laboratorios de química orgánica. Sin embargo, su éxito no fue completo,ya que las sustancias sólidas tenían que disolverse o fundirse previamente para poder acceder
a la información química.
Un espectro de RMN convencional de un líquido o una disolución está formado por
señales muy estrechas y bien resueltas que contienen información molecular. Sin embargo, un
experimento similar con un sólido produce señales muy anchas, que pueden llegar a ser de
varios kHz oincluso MHz, lo que impide la obtención de información de manera fácil. Este
ensanchamiento implica, además, una pérdida de sensibilidad, especialmente cuando se
estudian núcleos poco abundantes como, por ejemplo, el 13C (1.1 %). La diferencia en la
forma de línea de sólidos y líquidos proviene de la diferente movilidad de las moléculas. En
estado líquido o en disolución, las moléculas sereorientan muy rápidamente promediando las
interacciones anisótropas, que están presentes en muestras sólidas. De este modo, la obtención
de espectros de alta resolución de sólidos exige la aplicación de técnicas especiales.

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La idea de Andrew (1958) y Lowe (1959) para suplir la insuficiencia de movimiento
molecular en sólidos fue la rotación macroscópica de lamuestra. Estos autores mostraron que
si una muestra sólida se gira suficientemente rápido alrededor de un eje que forma un ángulo
de 54.7º con la dirección principal del campo magnético externo, denominado ángulo mágico,
el ensanchamiento dipolar se promedia y se pueden obtener espectros de alta resolución. A lo
largo de este capítulo nos referiremos en ocasiones al giro al ángulo mágico comoMAS, del
inglés “magic angle spinning”. Los requerimientos técnicos para girar la muestra a una
frecuencia de varios kHz eran desalentadores para la época, pero alrededor del año 1970 los
problemas esenciales, tanto experimentales como teóricos, del MAS estaban resueltos. A
pesar de ello, esta técnica no ganaba popularidad y algunos científicos, decepcionados,
desarrollaron métodos alternativosde estrechamiento de líneas actuando sobre la secuencia de
pulsos, lo que no precisaba del giro de la muestra. Sin embargo, estos métodos resultaron ser
complicados y de difícil aplicación para los químicos, mostrándose posteriormente la
aplicabilidad del MAS a la solución de problemas químicos.
En 1975 Schaefer y Stejskal combinaron el MAS con un método de transferencia de
magnetizaciónconocido como polarización cruzada (CP del inglés “cross polarization”), que
daba solución a un gran número de problemas, permitiendo la obtención de espectros de 13C
de alta resolución con su abundancia natural en muestras sólidas, aprovechando la
polarización del protón. El CP/MAS pronto ganó reconocimiento entre los químicos y se
convirtió en un método de rutina para sólidos orgánicos einorgánicos.
Durante los años ochenta, después de 13C, el 29Si (4.7 % abundancia natural, I = 1/2) fue
el siguiente núcleo estudiado extensivamente por alta resolución en sólidos. Durante estos
años se utilizó la RMN de sólidos para investigar una gran variedad de núcleos. Para eliminar
interacciones de segundo orden en núcleos cuadrupolares, como el 27Al, el 23Na y muchos
otros núcleos, se...