固体核磁共振是研究凝聚态物质结构和动力学行为的一种重要谱学表征手段，被广泛应用于多相催化、能源、材料以及生物大分子等诸多领域。其研究对象覆盖了晶态与非晶态、纯态和混合态的各种固态物质。固体核磁共振具有对近程结构变化敏感，针对特定原子核，无损检测的特性，可以在原子分子水平上获得关于凝聚态物质的组成结构、动力学行为和功能方面的多种信息，与X射线衍射等研究固体长程结构的方法形成补充。
理化科学实验中心新进的600 MHz AVANCE NEO宽腔固体核磁共振波谱仪（图1）配备了包括超高转速、微成像、脉冲梯度场、低频核测量等在内多种功能性探头，并配有相应的变温单元，充分满足各种研究需求。
图1. 600 MHz AVANCE NEO宽腔固体核磁共振波谱仪。
本核磁共振波谱仪配备的3.2 mm HXY三共振探头，满足常见核（1, 2H、6, 7Li、11B、13C、15N、19F、23Na、27Al、29Si、31P、69, 71Ga、51V等）的常规采样要求。除了通过化学位移研究其局域化学环境，也可以通过多维多核的相关实验研究不同核之间的空间相关性和成键性质。图2为钇铝石榴石（YAG）样品的27Al MQMAS NMR谱图，对于自旋量子数I大于1/2的核（四极核），核四极相互作用会使得谱图展宽，降低信号分辨率，MQMAS实验能够消除四极相互作用的影响，得到半整数四极核的各向同性化学位移，更好地区分样品中不同化学环境的四极核。
图2. 钇铝石榴石（YAG）样品的27Al MQMAS NMR谱图。
此外，本核磁共振谱仪还配备了0.7 mm HXY三共振探头和1.3 mm HFX探头，可以实现最高111 kHz（0.7 mm探头）和67 kHz（1.3 mm探头）魔角旋转的固体核磁共振谱图测量。图3为不同魔角旋转速度下α-甘氨酸（α-glycine）样品的1H MAS NMR谱图。在固体样品，尤其是氢含量较高的样品中，较强的1H核间的同核偶极-偶极相互作用会使1H信号展宽，大大降低了1H谱的分辨率。超高速的魔角旋转能够有效减弱甚至消除1H-1H同核偶极耦合，从而提高谱图分辨率。超高速魔角旋转在蛋白质和高分子样品的研究中具有广泛应用。
图4. 不同魔角旋转速度下α-甘氨酸（α-glycine）样品的1H MAS NMR谱图。*为边带信号。
本谱仪配备了4 mm low γ探头，能够实现对109Ag ~ 15N之间的常见低频核（如39K、89Y、47, 49Ti、25Mg、67Zn、43Ca、35, 37Cl等）信号的采集。对于多相催化、电池材料、矿物材料等领域的研究具有重要的意义。图4为K2CO3品的39K NMR谱图。在四极相互作用和化学位移各向异性的影响下，K2CO3样品静态谱图（下）展宽严重且分辨率差；对于较宽的信号，可以使用qcpmg（中）在内的多种脉冲序列提高灵敏度，缩短采样时间。在魔角旋转条件下，由于消除了化学位移各向异性的影响，39K谱（上）谱宽变窄，分辨率进一步提高。
图5. K2CO3样品的39K NMR谱图。
本谱仪配备的3.2 mm E-FREE 1H/13C/15N三共振探头，通过使用低电感射频线圈，能够有效地降低射频场的加热效应，提高谱图的分辨率，对于蛋白质等生物大分子样品的研究具有非常重要的意义。图5为使用E-FREE探头采集的磷脂膜环境中膜蛋白的主链15N-13Ca相关谱，魔角转速为15 kHz。
图6. 磷脂膜环境中膜蛋白的主链15N-13Ca相关谱。
磁共振成像是利用核磁共振原理，依据所释放的能量在物质内部不同结构环境中不同的弛豫衰减，通过外加梯度磁场检测所发射出的电磁波，即可得知构成这一物体原子核的位置和种类，据此可以绘制成物体内部的结构图像。基于高磁场的微成像技术，能够进一步提高成像灵敏度和分辨率，在生物学、医学领域具有广泛的应用。近年来在高分子化学、电池材料等领域的微结构和动态研究中也显示出了很好的应用潜力。本核磁共振谱仪配备了配套多种直径和多核的RF线圈的微成像探头，可以实现1, 2H、13C、7Li、19F、23Na、31P等核的成像。图6为使用30mm直径1H正交RF线圈采集的杨梅的高分辨MRI成像图。
图7. 杨梅的高分辨MRI成像图。
仪器的主要参数如下：
磁体：Ascend 600 MHz宽腔超导磁体，磁场强度为14.1 T，腔体内径89 mm。
机柜：AVANVE NEO；含高频功放两个（1000 W、500 W），低频功放两个（1000 W * 2）。
探头：
4mm low γ探头：最高转速15 kHz，X核检测频率范围：109Ag ~ 13C，装样量：100 μL，灵敏度：13C核信噪比845.2（金刚烷样品，采样次数8次）；
3.2 mm E-FREE探头：最高转速24 kHz，检测核：1H、13C、15N，装样量：32 μL，灵敏度：13C核信噪比173.1（金刚烷样品，采样次数8次）；
3.2 mm HXY探头：最高转速24 kHz，双共振模式X核检测范围：15N ~ 31P，三共振模式检测范围（X/Y）：31P/(29Si ~ 23Na)，11B/(29Si ~ 23Na)， 13C/(15N ~ 2H)，装样量：32 μL，灵敏度：13C核信噪比625.9（金刚烷样品，采样次数16次）；
1.3 mm HFX探头：最高转速67 kHz，X核检测频率范围：15N ~ 13C，装样量：3 μL，灵敏度：13C核信噪比111.8（金刚烷样品，采样次数8次）；×
0.7 mm HXY探头：最高转速111 kHz，双共振模式X核检测范围：15N ~ 31P，三共振模式检测范围（X/Y）：13C/(15N ~ 2H)，装样量：0.59 μL；
微成像探头：配备RF线圈：1H 30 mm、20 mm、10 mm、5 mm，1H 5 mm LTR，1H-1H 30 mm，1H -（2H、7Li、13C、23Na） 20 mm，1H - 19F 10 mm、30 mm，1H - 31P 10 mm、30 mm。
仪器目前已经基本调试完毕，各项指标符合要求，现投入试运行，欢迎校内各院系师生及校外单位前来送样检测。