将固态核磁共振谱学转化为化学即用型技术的欧洲实践

《Solid State Nuclear Magnetic Resonance》：Transforming Solid-State Nuclear Magnetic Resonance towards a Chemistry-Ready Technique

本文系统介绍了PANACEA项目如何通过整合先进仪器（如DNP、超快MAS）、开发交互式软件平台（EasyNMR/CHEMeDATA）和建立开放访问机制，将固态核磁共振（solid-state NMR）这一高壁垒技术转化为化学社区可广泛使用的分析工具。项目三年间支持90余项跨领域研究，显著推动了材料科学与药物研发等领域的原子级表征能力。

　　

Highlight

固态核磁共振（solid-state NMR）技术正经历快速变革，其应用范围已扩展至催化材料、电池系统、药物制剂等前沿领域。通过PANACEA项目推动的技术创新（如动态核极化DNP增强、超快魔角旋转MAS）与基础设施共享模式，该技术正突破传统壁垒，成为化学家工具箱中的核心表征手段。

A rapid technological shift

现代化学研究日益依赖原子尺度对复杂固体的解析能力。当传统晶体学技术无法应对无序或非晶材料时，固态核磁共振凭借其独特的原子级探针功能（如¹H、¹³C、²⁹Si等核素检测），填补了X射线吸收精细结构（XAFS）等技术的信息空白。尤其在多相催化剂表面活性位点、锂离子电池电极界面等关键体系研究中，固态核磁共振可提供配位环境、分子运动等动态信息。

From Cutting-Edge Technology to Accessible Infrastructure

高端固态核磁共振仪（如600 MHz机型）造价超百万欧元，而配备DNP和超快MAS的尖端系统成本可达1200万欧元。PANACEA通过建立跨欧洲的仪器共享网络，将这类稀缺资源转化为开放基础设施。项目创新性地采用"用户引导"模式，由专业团队协助实验设计与数据分析，使非核磁专家也能高效利用该技术。

Scientific outcomes from platform-driven innovation

平台化创新显著提升了技术实用性：DNP灵敏度增强因子突破200倍，1.3 mm超快MAS探头实现110 kHz转速，EasyNMR软件实现了从数据采集到解析的标准化流程。这些进展直接支撑了用户项目成果，如药物多晶型定量分析、金属-有机框架（MOF）缺陷表征等。

Widening and simplifying access to advanced solid-state NMR

通过标准化实验协议（如¹³C交叉极化MAS标准流程）和远程操作系统的部署，PANACEA使研究人员无需核磁专业背景即可获得高质量数据。项目特别注重跨学科融合，为化学、材料科学乃至生物医学领域用户定制解决方案。

Conclusions and Outlook

PANACEA证实了基础设施驱动的研究模式能有效推动技术普及。未来通过云计算平台整合与人工智能辅助解析，固态核磁共振有望成为化学工作流的标准模块，加速功能材料的发现与优化。