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- Magic-Angle-Spinning (MAS) (engl. für Drehung/Rotation im magischen Winkel) ist eine Technik zur Verbesserung der Signalqualität in der Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie), die auf der sehr schnellen Rotation der Probe während der Messung beruht. Bei der NMR-Spektroskopie in Festkörpern tritt im Allgemeinen eine deutliche (meist unerwünschte) Linienverbreiterung in den gemessenen NMR-Spektren auf, welche die weitere Analyse der Spektren erschweren oder einschränken kann. Ursache dieser Linienverbreiterung sind anisotrope Wechselwirkungen (im Wesentlichen dipolare und Quadrupolwechselwirkung sowie der anisotrope Anteil der chemischen Verschiebung) zwischen den Atomkernen der Probe. Im Gegensatz zur NMR-Spektroskopie in Lösungen oder Flüssigkeiten werden diese anisotropen Wechselwirkungen in Festkörpern nicht durch statistische (brownsche) Molekularbewegungen ausgemittelt. Die Linienverbreiterung durch dipolare Wechselwirkungen und chemische Verschiebung lässt sich durch Magic-Angle-Spinning wesentlich verringern. Dazu wird die Probe mit Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 130 kHz um eine Achse gedreht, die um (den „magischen Winkel“) bezüglich der externen Magnetfeldrichtung gekippt ist. Dieser Winkel genügt der Bedingung . Bei diesem Winkel, gemessen zwischen der Verbindungslinie zweier wechselwirkender Kerne und dem äußeren Feld, verschwindet gerade die dipolare Wechselwirkung zwischen den Kernen. Durch die rasche Drehung der Probe um diese Achse nehmen alle Verbindungslinien (auch solche ohne chemische Bindung) im zeitlichen Mittel diesen Winkel zum externen Feld an. Der magische Winkel entspricht dem Winkel zwischen der Raumdiagonalen eines Würfels und einer Kante, also dem halben Tetraederwinkel von ca. 109,47°. Erstmals beschrieben wurde die MAS-Technik 1958 von E. Raymond Andrew, A. Bradbury und R. G. Eades sowie unabhängig hiervon 1959 durch I. J. Lowe. Die Bezeichnung „Magic-Angle-Spinning“ wurde 1960 von Cornelis J. Gorter auf dem AMPERE-Kongress in Pisa geprägt. Die Probe befindet sich dazu in einer üblicherweise aus Keramik gefertigten, zylindrischen Rotorhülse, die in einem Stator genannten Turbinengehäuse gasgelagert schwebt, und durch seitliches Anblasen ihres als Turbinenrotor strukturierten Endstücks beschleunigt wird.Um Überschalleffekte zu vermeiden sowie die extremen Zentrifugalkräfte zu begrenzen, die bei Geschwindigkeiten von mehreren Millionen Umdrehungen pro Minute auftreten würden, muss der Durchmesser des Rotors immer mehr verkleinert werden. Kommerziell erhältliche Systeme mit über 100 kHz haben Durchmesser deutlich unterhalb eines Millimeters. (de)
- In solid-state NMR spectroscopy, magic-angle spinning (MAS) is a technique routinely used to produce better resolution NMR spectra. MAS NMR consists in spinning the sample (usually at a frequency of 1 to 130 kHz) at the magic angle θm (ca. 54.74°, where cos2θm=1/3) with respect to the direction of the magnetic field. Three main interactions responsible in solid state NMR (dipolar, chemical shift anisotropy, quadrupolar) often lead to very broad and featureless NMR lines. However, these three interactions in solids are orientation-dependent and can be averaged to some extent by MAS:
* The nuclear dipolar interaction has a dependence, where is the angle between the internuclear axis and the main magnetic field. As a result, the dipolar interaction vanish at the magic angle θm and the interaction contributing to the line broadening is removed. Even though all internuclear vectors cannot be all set to the magic angle, rotating the sample around this axis produces the same effect, provided the frequency is comparable to that of the interaction. In addition, a set of spinning sidebands appear on the spectra, which are sharp lines separated from the isotropic resonance frequency by a multiple of the spinning rate.
* The chemical shift anisotropy (CSA), which represents the orientation-dependence of the chemical shift. Powder patterns generated by the CSA interaction can be averaged by MAS, resulting to one single resonance centred at the isotropic chemical shift (centre of mass of the powder pattern).
* The quadrupolar interaction is only partially averaged by MAS leaving a residual secondary quadrupolar interaction. In solution-state NMR, most of these interactions are averaged out because of the rapid time-averaged molecular motion that occurs due to the thermal energy (molecular tumbling). The physical spinning of the sample is achieved via an impulse air turbine mechanism, where the sample tube is lifted with a bearing compressed gas to remove friction, and then spun with a drive gas. Sample tubes are hollow cylinders coming in a variety of outer diameters ranging from 0.70 to 7 mm, mounted with a turbine cap. The rotors are typically made from zirconium oxide, although other ceramic materials (silicon nitride) or polymers (poly(methyl methacrylate) (PMMA), polyoxymethylene (POM)) can be found. Removable caps close the ends of the sample tube. They are made from a range of materials typically Kel-F, Vespel, or zirconia and boron nitride for an extended temperature range. Magic-angle spinning was first described in 1958 by Edward Raymond Andrew, A. Bradbury, and R. G. Eades and independently in 1959 by I. J. Lowe. The name "magic-angle spinning" was coined in 1960 by Cornelis J. Gorter at the AMPERE congress in Pisa. (en)
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- Magic-Angle-Spinning (MAS) (engl. für Drehung/Rotation im magischen Winkel) ist eine Technik zur Verbesserung der Signalqualität in der Festkörper-Kernspinresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie), die auf der sehr schnellen Rotation der Probe während der Messung beruht. Erstmals beschrieben wurde die MAS-Technik 1958 von E. Raymond Andrew, A. Bradbury und R. G. Eades sowie unabhängig hiervon 1959 durch I. J. Lowe. Die Bezeichnung „Magic-Angle-Spinning“ wurde 1960 von Cornelis J. Gorter auf dem AMPERE-Kongress in Pisa geprägt. (de)
- In solid-state NMR spectroscopy, magic-angle spinning (MAS) is a technique routinely used to produce better resolution NMR spectra. MAS NMR consists in spinning the sample (usually at a frequency of 1 to 130 kHz) at the magic angle θm (ca. 54.74°, where cos2θm=1/3) with respect to the direction of the magnetic field. Three main interactions responsible in solid state NMR (dipolar, chemical shift anisotropy, quadrupolar) often lead to very broad and featureless NMR lines. However, these three interactions in solids are orientation-dependent and can be averaged to some extent by MAS: (en)
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