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分子间多量子相干(intermolecular Multiple Quantum Coherence,iMQC)自1990年被发现以来,便引起核磁共振(NMR)研究者极大的兴趣,并在许多方面得到广泛的应用。实验与理论研究均表明iMQC是由远程偶极相互作用引起的。由于非局域化的远程偶极场具有复杂的非线性特性,与其它效应的联合作用可能导致复杂多样的现象,因此,模拟研究包含远程偶极场的效应具有重要的意义。 本论文通过提出新的模拟算法研究复杂多自旋体系在各种效应特别是在远程偶极场和分子内标量耦合作用下的演化行为,并在此基础上编写了高效的NMR模拟软件——POM软件。本论文主要研究成果有: 1、研究了传统单量子相干和iMQC在一般非线性背景梯度场作用下的自由扩散和平板间受限扩散行为。通过演化子公式表述短梯度脉冲作用下的受限扩散行为和一般非线性背景梯度作用下的自由扩散行为。对于长梯度脉冲,我们改进了演化子公式,取得了很好的效果。基于蒙特卡罗方法模拟的信号衰减与理论预测一致。 2、提出了积算符矩阵方法以描述液体NMR中的标量耦合。积算符矩阵和非线性Bloch方程相结合可以描述带有标量耦合和偶极耦合的多自旋体系中的各种效应。提出了一种新的基于积算符矩阵的模拟算法,用于模拟存在标量耦合时偶极场效应对NMR信号的影响。利用该算法模拟了几种典型的具有分子内标量耦合和分子间偶极耦合的多自旋体系,其中核自旋的自扩散过程采用蒙特卡罗方法模拟。扩散、弛豫效应和二维NMR谱的模拟结果与实验结果一致,并与理论预测吻合得很好。 3、进一步扩展了积算符矩阵方法的应用。首先利用积算符矩阵和有限差分相结合的方法描述复杂多自旋体系的扩散行为,取得了比蒙特卡罗方法更好的结果。其次对特定情况下的积算符矩阵进行简化,提出了“等效化学位移”的方法来描述宏观效应下的标量耦合行为,并应用于不均匀场下的高分辨谱模拟。 4、根据所提出的新的模拟算法编写了高效的NMR模拟软件——POM软件,并介绍了其主要功能和使用方法。