• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제20권10호
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• pp.1205-1208
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• 1999

27Al NMR chemical shielding, quadrupolar coupling, and dipolar coupling interactions for corundum (α-Al2O3) are determined from the single-crystal 27 Al NMR spectra according to the rotation about three orthogonal axis. 27 Al NMR parameters obtained in this work with high accuracy are as follows: δiso = 7.4(4) ppm, QCC = 2.30(4) MHz, h = 0.08(3), and R = 2.0(3) kHz. This work appears to be the first NMR measurement of an aluminum-aluminum dipolar coupling interaction in α-Al2O3 crystals.

• 한국광물학회지
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• 제28권1호
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• pp.61-69
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• 2015

현무암과 포놀라이트 조성을 가진 마그마는 분화 양상과 거시적 물성에서 많은 차이를 보이나 이에 대한 원자구조 단위의 근본적인 원인은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 본 연구에서는 일차원과 고해상도 이차원 고상 핵자기공명 분광분석(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)을 이용하여 현무암질 마그마의 모델인 투휘석과 아노르다이트 공융점 조성을 가진 비정질 규산염과 포놀라이트 조성의 비정질 규산염의 Al 주변 원자 구조를 관찰하였다. $^{27}Al$ MAS NMR 실험 결과 두 조성 모두 Al 피크가 지배적인 것을 보여주며 현무암 조성의 비정질 규산염의 피크 반치폭이 포놀라이트 조성보다 약 2배 더 넓은 것으로 관찰된다. 이것은 현무암질 조성에서의 Al 주변의 위상 무질서도가 포놀라이트 조성보다 높다는 것을 의미한다. $^{27}Al$ 3QMAS NMR 실험 결과 Al과 Al이 구별되어 관찰되며 현무암 조성의 비정질 규산염에서 포놀라이트 조성에는 관찰되지 않는 Al이 약 3.3% 관찰된다. 이는 현무암질 마그마가 포놀라이트 마그마에 비해 Al 주변의 배열 무질서도가 더 큰 것을 의미한다. 사중극자 상호관계를 설명하는 계수 또한 현무암 조성의 비정질 규산염이 포놀라이트 조성의 비정질 규산염에 비해 큰 값을 나타내며 이것 또한 Al 주변의 위상 무질서도가 더 큰 것을 확증해준다. 본 논문에서 규명한 현무암과 포놀라이트 조성의 비정질 규산염의 원자 구조 차이는 점성도와 같은 조성에 따른 마그마의 물성 차이에 대한 미시적 기원을 제시한다.

• 암석학회지
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• 제10권3호
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• pp.233-245
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• 2001

NMR분광법은 현재 화학에서 빼 놓을 수 없는 아주 중요한 연구방법의 하나지만 또한 지질학의 연구에 있어서도 초전도 자석의 발달과 함께 그 중요성이 부각되고 있다. 지질학에 있어서 NMR의 연구 대상 원소로는 광물의 주 구성 성분이며 여러 가지 구조적 정보를 갖고 있는 $^{29}Si$, $^{27}Al$ 등이 유용하게 사용되며 이들은 각각 다른 여러 정보들을 제공한다. 이 밖에도 $^{23}Na$와 같은 알칼리금속과 더불어 다양한 핵종들이 지질학에서 NMR로 연구되고 있다. NMR을 이용하여 다양한 방면의 연구들이 가능한데 NMR은 XRD, TEM보다도 더욱 작은 미시적인 (분자적 관점에서의) 구조 연구에 사용될 수 있다. 이러한 연구를 통해 Al, Si 질서-무질서, 산소원자와의 배위수, 인근의 다른 양이온의 분포 등을 포함한 구조적 정보를 알 수 있다. 또한 NMR의 또 다른 장점은 정적인 미시 구조뿐만 아니라 분자들의 움직임(dynamics)에 대한 정보도 알 수 있다는 것이다. 이러한 동적인 정보는 기존의 어느 방법으로도 알기 어려웠던 부분이고 NMR을 통하여 분자들의 상호 교환 속도와 활성화 에너지 등에 대한 폭 넓은 이해가 가능할 수 있다. 이 밖에 NMR을 이용하여 비정질 물질에 대한 구조와 더불어 지표면에서 산출되는 유기물에 대한 성분 및 구조도 아주 중요하게 연구될 수 있는 분야이다.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제11권1호
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• pp.42-47
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• 2007

Several hydrotalcite compounds calcined with different temperature for applications in a chlorine resistant textile were prepared, and its structural changes in dependence on the temperature were studied by using $^{27}Al$ solid-state nuclear magnetic resonance(NMR) spectroscopy. We found that the Al coordination was partly lowered from octahedral to tetrahedral site as the calcined temperature goes up. And we also investigated the hydrotalcite-treated textile for chlorine resistance by using $^{27}Al$ solid-state NMR spectroscopy.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.111-121
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• 2012

The spin-lattice relaxation times, $T_1$, and spin-spin relaxation times, $T_2$, of the $^{27}Al$ and $^{87}Rb$ nuclei in $RbAl(CrO_4)_2{\cdot}2H_2O$ crystals were investigated. The presence of only one resonance line for the $^{27}Al$ nuclei indicates that the results in a dynamical averaging of the crystal electric field that produces a cubic symmetry field. The changes in the temperature dependence of $T_1$ are related to variations in the symmetry of the octahedra of water molecules surrounding $Al^+$ and $Rb^+$. The $T_1$ values for the $^{27}Al$ and $^{87}Rb$ nuclei are different due to differences in the local environments of these ions. We also compared these $^{27}Al$ and $^{87}Rb$ NMR results with those obtained for $RbAl(CrO_4)_2{\cdot}2H_2O$ crystals. The relaxation mechanisms of $RbAl(XO_4)_2{\cdot}nH_2O$ (X=Cr and S) crystals are characterized by completely different NMR behaviors.

• 한국광물학회지
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• 제31권4호
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• pp.295-306
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• 2018

고상 핵자기공명 분광분석은 비정질의 원자 구조를 제공하는 효과적인 방법론으로 다양한 비정질 규산염의 원자구조를 규명해왔다. 하지만, 함철 비정질 규산염의 경우, 철 함량 증가에 따른 신호의 변화가 상자성 효과와 구조 변동을 모두 반영하고 있기 때문에 분석에 많은 어려움이 있다. 이에 철 함량 증가에 따른 신호 변화가 실제 구조의 변동으로부터 기인한 것인지 확인하기 위해서는 온도변화에 따른 신호의 이동 여부를 관찰하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 철 함량에 따른 함철 비정질 규산염의 신호 변화를 해석하기 위하여 철이 포함된 휘석과 아노르다이트 조성의 비정질의 가변회전 속도 $^{29}Si$와 $^{27}Al$ NMR 실험을 수행하였다. 이는 온도 상승에 따른 신호의 변화 여부를 확인할 수 있게 하며, 쌍극자 효과에 관한 정보를 제공한다. 함철 휘석 비정질의 $^{29}Si$ NMR과 함철 아노르다이트 비정질의 $^{27}Al$ NMR 결과, 회전 속도 증가에도 불구하고 신호의 형태 및 위치가 달라지지 않았다. 회전 속도의 증가가 신호에 변화를 야기하지 않음을 확인한 본 결과는 철 함량 증가로 인한 신호의 변화가 상자성 이동 기원이 아니라, 철로부터 컷오프 반경 너머의 생존 신호임을 지시한다. 이에 철 함량 증가에 따라 아노르다이트 비정질의 Al 신호가 음의 화학적 차폐 방향으로 이동하는 현상은, 철의 진입에 따른 ${Q^4}_{Al}$(1 또는 2Si) 비율의 상대적 증가와 철과 ${Q^4}_{Al}$(3 또는 4Si) 구조간의 높은 공간적 근접도를 지시한다. 본 결과는 철 함량에 따른 규산염 비정질의 고상 NMR 신호 변화가 실제 구조적 변화를 지시하고 있음을 보여주며, 고상 NMR이 자연계에 존재하는 각종 유리질의 구조 분석에 효과적으로 적용될 수 있음을 제시한다.

• 한국자기공명학회논문지
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• 제4권1호
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• pp.12-18
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• 2000

Metakaolinite produced by thermal transformation from kaolinite was studied by 27Al multiple quantum magic angel spinning (MQMAS) NMR technique in addition to 1-dimensional 27Al and 29Si MAS NMR. Our results confirm that 4-, 5-, 6- coordinated aluminum sites co-exit with some distribution of isotropic chemical shifts. This is consistent with amorphous character of metakaolinite observed with X-ray diffraction. In addition, characterization with MQMAS is briefly discussed in comparison with other NMR techniques to identify different aluminum sites especially when peaks are severely overlapped in 1-dimensional 27Al MAS NMR spectra.

• 대한화학회지
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• 제40권10호
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• pp.656-662
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• 1996

저온상압법에 의해 Si/Al의 비가 100정도되는 ZSM-5를 합성하였으며 시간 경과에 따른 결정화과정을 $^{27}Al$ 및 $^{29}Si$ MAS NMR spectea 및 FT-IR로 고찰하였다. 저온상압 하에서 합성한 결과 초기 반응물질 및 성분비에 따라 화학적 이동은 기종의 연구와는 다른 경향을 보였으나 반응이 진행됨에 따라 최종 생성물의 화학적 이동은 전형적이 ZSM-5 영역에서 나타나고 있음을 확인하였다. 그리고 국부결함은 소성에 의해 제거되었으며 최종생성물의 XRD 및 SEM의 결과에서도 합성된 물질이 ZSM-5임을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.283-293
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• 2012

지구가 마그마 바다 상태에서 현재의 층상화된 내부 구조로 분화되는 진화과정의 체계적인 이해를 위하여 규산염 용융체와 같은 비정질 산화물의 결정화과정 메커니즘 규명이 필요하다. 이를 위하여 결정화 과정에서 수반하는 용융체의 원자구조 변화를 실험적으로 측정하여 결정화 과정을 정량적으로 정립할 수 있다. 본 연구에서는 고상 핵자기 공명 분광분석(NMR)을 이용하여 졸겔법으로 합성한 비정질 알루미나($Al_2O_3$)의 온도-가열 시간 변화에 따른 원자구조 변화로부터, 비정질-결정질 상전이 과정을 원자 단위에서 규명하였다. 비정질 $Al_2O_3$의 $^{27}Al$ 3QMAS NMR 실험 결과 다량의 배위수 4, 5의 알루미늄($^{[4,5]}Al$)과 소량의 배위수 6인 알루미늄($^{[6]}Al$)이 명확히 구분되어 관찰되었고, 973 K와 1,073 K에서 각각 가열시간을 증가시킬수록 배위수 5인 알루미늄($^{[5]}Al$)이 감소하였다. 본 연구에서는 $^{[5]}Al$의 분율을 결정화의 지표로 이용하여 $^{27}Al$ 3QMAS NMR 결과를 정량 분석하였다. 분석을 통해 점진적인 원자구조의 변화로 관찰되는 비정질 산화물의 상전이 과정이 결정화 혹은 비정질 내 구조적 무질서도의 변화와 같은 복합적인 단계로 구성될 수 있음을 확인하였다. 이러한 연구 결과는 다양한 자연계의 다성분계 규산염 용융체 결정화 과정 및 마그마 바다의 분화와 지구의 화학적 진화에 대한 원자 단위의 이해증진에 도움을 줄 것이다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권1호
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• pp.149-152
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• 2009

Hydrotalcites are anionic clays that are quite prevalent in nature and their importance is growing more and more because of their very wide range of potential applications and uses. Understanding the structural and compositional changes that occur on the molecular scale during the thermal decomposition of hydrotalcite compounds is essential for the basic prediction and comprehensive understanding of the behavior and technical application of these materials. In this study, several hydrotalcite compounds calcined at different temperatures for applications in a chlorine resistant textile were prepared and 27-Aluminm solid-state nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was used as a tool to study their local structure and behavior. The changes in the Al coordination of the hydrotalcite compounds were investigated with one dimensional (1D) solid-state magic angle spinning (MAS) NMR spectroscopy. The two broad resonances arising from the structurally different Al coordinations of these compounds were clearly resolved by two dimensional (2D) triple quantum magic angle spinning (3QMAS) NMR spectroscopy.