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你知道NQR頻率是如何成為化學指紋的嗎？一探究竟！
核四極共振光譜（NQR）是一種化學分析技術，與核磁共振（NMR）有關。與NMR不同，NQR的核轉移可以在沒有外部磁場的情況下檢測，因此NQR光譜也被稱為「零場NMR」。但NQR的頻率究竟是如何成為物質的獨特「化學指紋」呢？這些都與電場梯度（EFG）及核電荷分佈的四極矩有著緊密的關聯。
NQR共振由電場梯度與核電荷分佈的四極矩之間的相互作用所調控。
NQR的特性在於其只適用於固體，因為在液體中，由於電場梯度的平均為零，因此無法有效地測量。在某種物質中，某一特定位置的EFG主要由參與該鍵的價電子決定，因此NQR的頻率對於特定物質來說是獨一無二的。這一獨特性使得NQR的應用潛力巨大。
NQR頻率的特點是與核四極矩和EFG的乘積成正比，這個乘積被稱為核四極耦合常數，並能在已知的NQR轉移表中查找。這一點與NMR中的耦合常數相似，但並不完全相同。NQR的應用非常敏感於周圍電子雲的改變。
NQR光譜作為「化學指紋」，能夠提供對某一特定化合物的獨特識別。
NQR的原理
任何具有多於一個未配對核粒子的核（如質子或中子）將會形成電四極矩，這會引起核能級的非均勻位移。當通過射頻電磁輻射對核進行照射時，核能級可能會吸收部分能量，這些能量的吸收過程會被視為對其四極能級的擾動。與NMR不同，NQR的吸收是在沒有外部磁場的情況下進行的。
NQR的靈敏度能夠檢測到材料中的相變化，並且這一過程會受到溫度的影響。這意味著在進行NQR實驗時，研究人員可以根據樣品的溫度變化，獲得更多的信息。
NQR與NMR的類比
NMR可針對自旋屬於1/2或以上的核進行研究，這些核擁有磁偶極矩，在磁場的作用下其能量會被分裂。而NQR則是針對自旋為1或更高的核，如14N、17O和35Cl，這些核擁有電四極矩，並且其能量與本地電場梯度的相互作用有關。NQR的頻率是這種相互作用的直接觀測。
NQR的應用
NQR的實際應用範圍相當廣泛，特別是在制藥行業中的應用最為顯著。透過針對14N-NQR的研究，NQR能夠有效區分在外觀上相似的對映體化合物，例如D-絲氨酸和L-絲氨酸。雖然這兩種化合物的組成類似，卻擁有截然不同的特性和用途。
NQR被應用於藥物驗證，特別是在檢測和區分多晶形方面。
另外，NQR技術也被研究團隊探索用於檢測爆炸物及地雷，一些系統已經設計出來來檢測隱藏在行李中的爆炸物，儘管早期曾經出現過一些號稱利用NQR技術的偽裝設備，但事後證實這些技術並不具有效性。
此外，NQR還能實時監測油田中水、氣、油等的產出。不僅能計算油井的剩餘產能，還能確定輸入泵中水與洗滌劑的比率，以確保能有效提取石油。
挑戰與前景
雖然NQR技術具有許多優點，但也面臨著一些挑戰，例如對於具有低同位素豐度的核的需求以及信號強度的挑戰。許多NQR活性核的同位素豐度低，這使得實驗更具挑戰性。
然而，NQR光譜法在不同的應用中展現了其重要性，特別是在化學和材料科學領域。即使面臨技術挑戰，NQR仍然被視為一個具有廣泛應用潛力的工具，您是否會對NQR及其未來的發展方向感到好奇呢？
