1. NMR ってなに？
NMR（核磁気共鳴, Nuclear Magnetic Resonance）は、分子の中の原子一つひとつが「どんな環境にいるか」を調べる方法です。木材の研究では、リグニンの構造や多糖の組成・結晶性を調べるのに欠かせません。
原子核は小さな磁石
水素（1H）や炭素 13（13C）の原子核は「スピン」という性質をもち、小さな磁石のようにふるまいます。ふつうの炭素 12C はスピンがゼロなので NMR では見えません。炭素の NMR は、天然に約 1.1% だけ含まれる 13C を見ています。
この原子核を強い磁場の中に入れると、磁場に対する向きによってエネルギーに差ができます。そこへちょうどその差に合う周波数のラジオ波を当てると、原子核がエネルギーを吸収します。これが共鳴です。共鳴の後に原子核が出す信号を受信して、周波数ごとに並べたものが NMR スペクトルです。
「400 MHz の NMR」とは
共鳴の周波数は磁場の強さに比例します。磁場 9.4 T（テスラ）の装置では、1H は約 400 MHz、13C は約 100 MHz で共鳴します。そこで、この装置を「400 MHz の NMR」と呼びます。数字が大きいほど磁場が強く、ピークどうしが分かれやすく、感度も高くなります。
スペクトルからわかる 4 つのこと
| 見るところ | わかること | レッスン |
|---|---|---|
| ピークの位置（化学シフト） | その原子がどんな環境にいるか（酸素の隣か、芳香環の上か など） | 2 |
| ピークの面積（積分） | 1H の場合、その環境にある H の数 | 3 |
| ピークの分裂 | 隣の炭素にある H の数 | 3 |
| 2 次元のクロスピーク（HSQC など） | どの H がどの C に直接つながっているか | 8 |
木材研究での NMR
- リグニン：S/G/H 単位の比率、β-O-4′ などの結合の種類と量、水酸基の量
- ヘミセルロース：キシランやグルコマンナンの組成、アセチル基の位置と量
- セルロース：結晶化度、結晶形
- 化学処理の評価：パルプ化・前処理・化学修飾で構造がどう変わったか
NMR は、分子の中の水素や炭素の一つひとつに「あなたはどんな場所にいるの？」と質問して、ラジオ波で返事を受け取る装置です。返事の「声の高さ」（周波数）は、いる場所によって少しずつ違います。その声の高さを横に並べたグラフがスペクトルで、これを読むと分子の形がわかります。
まずは実物を見てみましょう。エタノールの 1H NMR です。3 種類の H（CH3・CH2・OH）が別々の位置にピークを作っています。