Движущее сужение
В физике и химии , сужение движения — это явление, при котором определенная резонансная частота имеет меньшую ширину линии чем можно было бы ожидать, из-за движения в неоднородной системе. [1] Открытие двигательного сужения приписывается Николаасу Бломбергену во время его диссертационной работы в 1940-х годах. [2]
Пример: ЯМР-спектроскопия [ править ]
Типичным примером является ЯМР . [1] В этом процессе ядерный спин атома начинает вращаться с частотой вращения, пропорциональной внешнему магнитному полю, которое испытывает атом. Однако в неоднородной среде магнитное поле часто меняется от точки к точке (в зависимости, например, от магнитной восприимчивости близлежащих атомов), поэтому частота вращения ядерных спинов в разных местах различна. Следовательно, при обнаружении резонансной частоты вращения существует ширина линии (т. е. конечный диапазон различных частот) из-за изменения этой резонансной частоты от точки к точке. (Это называется « неоднородным уширением ».)
Однако, если атомы диффундируют вокруг системы, они иногда будут испытывать более сильное магнитное поле, чем в среднем, и более низкое магнитное поле, чем в среднем, в других случаях. Поэтому (в соответствии с центральной предельной теоремой ) усредненное по времени магнитное поле, испытываемое атомом, имеет меньшую вариацию, чем мгновенное магнитное поле. Как следствие, при регистрации резонансной частоты вращения ширина линии оказывается меньше (уже), чем она была бы, если бы атомы были неподвижны. Это эффект двигательного сужения.
: спины электронов в магнитно-легированных полупроводниках . Пример
В магнитно-легированных полупроводниках локальное магнитное поле определяется намагниченностью ионов примеси, которые распределены статистически. В этом поле прецессирует спин носителей заряда. Характер движения проявляется в том факте, что носители заряда диффундируют через полупроводник и что спины электронов и дырок, таким образом, испытывают изменяющуюся локальную намагниченность и изменения прецессии спина. Эффект сужения движения изучался в экспериментах с оптической накачкой/зондом, в которых подвижные синглетные экситоны возбуждались оптически. Движущее сужение проявляется в своеобразной температурной зависимости спиновой дефазировки: дефазировка замедляется при более высокой температуре образца, когда скорость экситонов становится больше и экситоны быстрее испытывают среды с различной намагниченностью. [3]
: Колебательная Пример спектроскопия
Подобное явление происходит и во многих других системах. Другой пример — колебательные моды в жидкости. Каждая молекула жидкости имеет колебательные моды, а на частоту колебаний влияет положение близлежащих молекул. Однако если близлежащие молекулы переориентируются и движутся достаточно быстро, вибрация по существу будет происходить с усредненной частотой и, следовательно, будет иметь меньшую ширину линии. Например, моделирование показывает, что ширина линии растяжения OH в жидкой воде на 30% меньше, чем была бы без этого эффекта сужения движения. [4]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Твердое тело: ядерные методы Дж. Н. Манди, раздел 6.2.1.1, стр. 441.
- ^ Эли Яблонович (2017). «Некролог: Николаас Бломберген (1920–2017)» . Природа . 550 (7677): 458. Бибкод : 2017Natur.550..458Y . дои : 10.1038/550458a . ПМИД 29072260 .
- ^ «Дефазировка спинов электронов и дырок в магнитно-легированных объемных полупроводниках II-VI по типу сужения движения», К. Э. Рённбург, Э. Молер, Х. Г. Роскос, К. Ортнер, К. Р. Беккер и Л. В. Моленкамп, Physical Review Letters 96 , 117203 (2006), doi : 10.1103/PhysRevLett.96.117203 .
- ^ «Влияние растворенных галоидных анионов на водородные связи в жидкой воде», Дж. Д. Смит, Р. Дж. Сайкалли и П. Л. Гейсслер, Журнал Американского химического общества 129 , 13847 (2007), два : 10.1021/ja071933z .