革兰氏阳性菌枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）响应热刺激时，精氨酸激酶McsB磷酸化转录因子CtsR蛋白中clpC操纵子结合区域的Arg62（R）位点，使得CtsR与clpC操纵子解离，从而启动clpC相关基因的转录过程，以表达细菌应对热刺激所需的蛋白.本文以CtsR蛋白中结合clpC操纵子的区域（KRGGGG）为研究对象，通过对¹H NMR、¹H-¹H COSY、¹H-¹H TOCSY、¹H-¹⁵N HSQC和¹H-¹³C HSQC等谱图的综合分析，对其¹H、¹³C以及¹⁵N的化学位移进行归属，为该片段与clpC操纵子相互作用，以及精氨酸磷酸化调控机制的研究提供基础.

天然无结构蛋白alpha-突触核蛋白（α-synuclein）能影响线粒体的形态、动力学及损害线粒体正常功能，被认为是帕金森症的致病机制之一.α-synuclein与线粒体模拟膜及分离提取的完整线粒体的相互作用研究是理解该蛋白如何影响线粒体的有效途径.文献报道α-synuclein能与磷脂模拟的线粒体内膜相互作用却不与模拟的外膜相互作用，且N端在与线粒体的结合中扮演重要角色，但具体的作用位点仍不十分清楚.本文利用核磁共振（NMR）方法研究了α-synuclein与大鼠肝脏中分离的完整线粒体的相互作用，发现α-synuclein能与线粒体外膜相互作用，且作用区域位于α-synuclein N端的前60个氨基酸残基.这一结果与文献报道并不相同，可能是因为α-synuclein与线粒体外膜的作用不仅依赖于膜组分，可能也和膜的曲率或膜上其他组分等相关，而这些是模拟膜所不易体现的.同时，我们的研究也证实NMR是研究蛋白质与分离完整线粒体相互作用的有效方法.

泛素是一种真核细胞信号分子，主要参与蛋白质降解和DNA修复等生命活动.泛素Ser65位被磷酸化之后，在溶液中呈现两个稳定的溶液构象，这两种构象的比例能够被pH调控，本研究利用NMR进一步发现它还受到温度影响.基于该发现，对磷酸化泛素进行了¹⁹F化学标记，利用¹⁹F NMR方法表征了不同温度下磷酸化泛素两种构象的比例，发现两者比例变化与温度之间的关系可以通过线性方程来描述，利用该方程可以通过构象比例计算样品内部温度，因此可以作为一种基于NMR检测的温度传感器.本文所开发的基于¹⁹F化学标记磷酸化泛素的温度传感器不仅能够作为体外样品温度检测的有力工具，还有望用于检测细胞内部的温度.从而有助于揭示生物学特性和功能.

口腔锥形束计算机断层扫描（Cone Beam Computed Tomography，CBCT）图像中牙齿及牙槽骨的分割对骨性结构的三维重建提供了基础，是实现牙齿牙槽骨三维可视化的必要步骤.本文根据牙齿及牙槽骨特点，将一种改进的势阱函数与水平集模型结合，克服以往势阱函数在部分区域出现“停止演化”或“过快演化”的缺陷，并将其应用在对牙齿牙槽骨的分割当中.采用多次小方差高斯滤波叠加的方式对图像进行序贯滤波预处理，解决单一方差高斯滤波难以有效滤除CBCT图像中噪声的问题，为准确分割提供了条件；基于序列图像相邻两张图片中同一牙齿的轮廓变化不大这一特点，以当前层的分割结果作为下一层曲线演化的初始轮廓，使得用更少的迭代次数得到相同结果，从而提高分割速度.另外，本文还将该算法应用于口腔磁共振图像中，并成功对单颗牙齿进行了分割.

本文使用原位核磁共振（NMR）方法成功实现了对固-液-气三相环境下加氢反应的在线监测.在反应过程中，无需分离产物.以Pd纳米颗粒粉末及不同晶面形貌的Pd催化剂作为研究对象，我们研究了反应压强、反应时间，以及催化剂表面性质对加氢反应的影响.结果表明，压强和反应时间都可以影响加氢反应产物的产率，使用暴露不同晶面的Pd共催化剂时，苯加氢产物不同.该原位NMR方法为研究固-液-气三相催化环境下的加氢反应机理提供了可能.

受原油粘度的影响，利用核磁共振（NMR）测井获取的稠油储层的测井NMR孔隙度远低于地层的真实孔隙度，给稠油储层评价和NMR测井技术的应用带来极大挑战.为提高稠油储层孔隙度计算精度，必须对测井NMR孔隙度进行稠油校正.本研究选取我国南海东部盆地某油田韩江组10块代表性岩心样品，分别开展了原始状态、饱含稠油、残余油和饱含水状态的NMR实验.研究了孔隙含油相对体积对岩心NMR孔隙度的影响，并建立了基于地层深测向电阻率分类的岩心NMR孔隙度校正模型.将基于实验结果建立的岩心NMR孔隙度校正模型推广到实际地层，对目标区域A14井稠油储层实测测井NMR孔隙度进行处理的结果表明：本文提出的方法能够有效地校正孔隙含稠油对实测测井NMR孔隙度的影响，得到地层的真实孔隙度；校正前、后的稠油储层测井NMR孔隙度与常规气驱法测量的岩心孔隙度之间的相对误差由11.19%降低到4.84%.

页岩气储层的孔隙结构复杂且非均质性较强，导致储层表征及有效性评价面临极大挑战.为了建立页岩气储层孔隙结构的定量评价方法，本文选取了鄂西宜昌地区陡山沱组二段20块岩心，采用0.069 ms的回波间隔开展饱含盐水状态下的核磁共振（NMR）实验.在此基础上，对T₂谱进行了多重分形特征分析，提取了对页岩气储层孔隙结构较敏感的参数，并建立了基于最小与最大广义分维数差值（D_min-D_max）和谱宽（Δα）划分页岩气储层类型的方法及标准.该方法对于有效提高页岩气储层的预测精度、指导开发选层等具有重要意义.

核自旋单重态的制备和检测在化合物分子的相关分析中具有重要的应用价值和广阔的应用前景.本文以三肽分子AGG（Ala-Gly-Gly）中两个质子构成的一组孤立的自旋耦合体系为研究对象，利用三组基于不同原理的脉冲序列，分别对该体系制备了核自旋单重态；并分别测定和比较了三种方法制备核自旋单重态的效率及其寿命.研究结果表明，对于同一分子的同一自旋耦合体系中的质子，使用不同的脉冲序列制备得到的核自旋单重态的寿命并不会有明显差异，但基于不同脉冲制备核自旋单重态的效率差异相对较大.

本文利用多种液体核磁共振（NMR）技术，综合分析了在三个不同反应条件下蒽催化加氢反应获得的产物混合物.利用二维扩散排序谱（DOSY）和一维选择性激发谱（selTOCSY）确定了产物中含有的二氢蒽、四氢蒽、对称八氢蒽和非对称八氢蒽；利用¹H NMR、¹³C NMR、DEPT135、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HSQC实验对二氢蒽、四氢蒽和对称八氢蒽的¹H和¹³C NMR信号进行了详细归属；利用定量核磁共振氢谱（QNMR）计算得到了蒽的转化率和产物的选择性.本研究可用于指导优化催化反应条件，提高产物对称八氢蒽的选择性，同时为稠环类芳烃催化加氢产物的分析提供系统的NMR技术方案.

针对超薄型铷频标应用需求，本文研制了一种基于开槽管腔原理的非标准矩形微波腔.它的厚度仅为12 mm，仿真结果显示其微波场方向因子约为0.9.测量了基于该微波腔设计的腔泡系统的⁸⁷Rb原子双共振跃迁信号，并通过外推法得到铷原子吸收泡内双共振谱线的本征线宽约为452 Hz.在优化后的实验参数下，该腔泡系统散弹噪声对铷频标短期频率稳定度的限制可达到5.2×10^-13τ^-1/2.

利用三异丁基硼氢化锂（L-selectride）试剂还原3-氧代-22-羟基何伯烷得到单一构型的3α，22-二羟基何伯烷和3β，22-二羟基何伯烷.在此基础上，通过X-射线单晶衍射实验确认了3β，22-二羟基何伯烷的绝对构型，并完整归属了该类化合物的¹H和¹³C NMR数据.本文的方法亦可用以制备其他使用常规方法难以分离的α-和β-异构体.

本文采用元素分析、紫外吸收光谱、红外吸收光谱、质谱和核磁共振（NMR）波谱（包含¹H NMR、¹³C NMR、DEPT、¹H-¹H COSY、¹H-¹³C HSQC和¹H-¹³C HMBC）等方法对德拉沙星葡甲胺进行了结构分析，确证了德拉沙星葡甲胺的结构，分析了其IR谱图特征吸收峰对应的基团，对其¹H和¹³C NMR信号进行了完整归属.并通过差示扫描量热法、热重分析及粉末X-射线衍射分析对德拉沙星葡甲胺的晶型进行了初步研究.

生物质结构的精确分析研究有利于其各个组分的转化利用，而核磁共振（NMR）技术是生物质解聚及结构演变分析中重要的表征技术.本文主要介绍了¹H NMR、¹³C NMR、³¹P NMR和2D HSQC四种NMR技术在生物质结构、产物定性和定量分析、反应路径和催化解聚机理探究中的应用，然后讨论了NMR技术应用于生物质研究中存在的主要问题，并进行了展望.