Détermination structurale de solides ordonnés et désordonnés par spectroscopie RMN haute résolution

Structure determination in ordered and disordered solids by high-resolution NMR spectroscopy

• Auteur / Autrice : Nicolas Mifsud
• Direction : Lyndon Emsley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : École normale supérieure (Lyon ; 1987-2009)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Ordre et désordre (physique)

Cristallographie

Résonance magnétique nucléaire

Mots clés libres

RMN du solide

Molécules organiques

Résumé

La résonance magnétique nucléaire du solide est un outil potentiellement puissant pour déterminer la structure et la dynamique d’une large variété de composés. Dans cette thèse, nous montrons tout d’abord comment assigner un échantillon en poudre et en abondance isotopique naturelle à une structure cristalline en utilisant la RMN du solide haute résolution proton et carbone associée à des calculs théoriques. De même, la détermination de la structure tridimensionnelle d’un composé organique en poudre et en abondance isotopique naturelle est présentée. Elle est obtenue par une méthode qui combine modélisation moléculaire et données expérimentales de diffusion de spin proton. Enfin, une étude de la dynamique et du désordre structural a été réalisée sur des matériaux composés de silice par l’intermédiaire de la RMN du silicium. Ainsi, on montre que le temps de déphasage transverse T2’ du silicium peut être utilisé comme une sonde de la dynamique indépendamment du désordre statique.

Nuclear Magnetic Resonance is a potential powerful probe of structure and dynamics for a large range of materials in the solid-state. In this thesis, we show how powder samples at natural isotopic abundance can be assigned to crystal structures by using high-resolution proton and carbon-13 solid-state NMR spectra in combination with first principles calculations. Similarly, the determination of the three-dimensional structure of an organic compound in powder form and at natural isotopic abundance is presented. It is obtained by an approach that combines molecular modeling with experimental spin diffusion data of protons. Finally, temperature dependent 29Si NMR studies of the order and disorder in silicate framework materials are presented. Notably, we introduce and demonstrate the idea that Silicon-29 NMR transverse dephasing times can be used to probe dynamic processes independently of static disorder.