WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. 4 Определение релаксационных констант многоуровневой квадрупольной спин-системы © И.В. Золотарев, А.С. Ким, П.Г. Нейфельд Пермский государственный университет, 614600 Пермь, Россия Пермское отделение РНЦ ”Прикладная химия”, Пермь, Россия E-mail: zolot@psu.ru (Поступила в Редакцию 26 июля 1999 г.) Методом двухчастотного ядерного квадрупольного резонанса определены времена релаксации всех одноквантовых переходов многоуровневой квадрупольной спин-системы по данным одного перехода, что невозможно сделать одночастотным способом. При этом точность определения равна точности измерения времен релаксации при одночастотном возбуждении перехода, который был взят за ”базовый”. Приведены данные измерения и определения релаксационных констант двухчастотным методом ЯКР в KReO4, NaReO4, а также в SbCl3, SbBr3 и в их комплексах при разных температурах.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант ”Ведущие научные школы” № 96-15-96-636).

Изучение релаксационных процессов в многоуровне- Величина длительности tw импульса накачки связавой квадрупольной спин-системе одночастотным мето- на с насыщением перехода и расстройкой, которые дом ЯКР предполагает раздельное возбуждение каждого необходимы для наблюдения сигнала эха в ВСК при из переходов и определение релаксационных констант, двухчастотном воздействии на многоуровневую спинчто является трудной задачей в техническом и математи- систему. При этом H1·tw является величиной постоянной ческом смысле, поскольку требует регистрации и анали- и имеет определенное значение для каждого перехода за всех кривых, описываемых многоэкспоненциальными конкретной многоуровневой спин-системы.

функциями.

Время поперечной релаксации в ВСК на верхнем В данной работе рассмотрена возможность определепределе при двухчастотном воздействии (по программе ния релаксационных констант всех одноквантовых переходов многоуровневой спин-системы при двухчастотном воздействии.

При одночастотном раздельном возбуждении раздельно каждого из переходов многоуровневой спин-системы времена T2(one) поперечной релаксации во вращающейся системе координат (ВСК) определяются аналогично [1] 2T2(i)T1(i) (i) T2(one) =, (1) T2(i) + T1(i) где i = a, b,... — номер возбуждаемого перехода, а T2(i), T1(i) — времена поперечной и продольной релаксаций этого перехода.

При двухчастотном воздействии (см. рисунок) на два соседних перехода многоуровневой спин-системы огибающая сигнала эха, полученная при изменении временно(i) го интервала 2, спадает с постоянной времени T2(two) поперечной релаксации в ВСК.

Рассмотрим два случая. 1) Импульс накачки подается на нижнем переходе, а наблюдение за амплитудой сигИмпульсная программа двухчастотного воздействия на мнонала эха ведется на верхнем переходе (см. рисунок, a).

гоуровневую спин-систему: a — импульс накачки на ниж2) Импульс накачки подается на верхнем переходе, нем переходе, наблюдение сигнала эха на верхнем переходе;

а наблюдение за амплитудой сигнала эха ведется на b — импульс накачки на верхнем переходе, наблюдение сигнанижнем переходе (см. рисунок, b).

ла эха на нижнем переходе.

638 И.В. Золотарев, А.С. Ким, П.Г. Нейфельд 185,Таблица 1. Данные измерений и определения релаксационных констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Re в KReOИзотоп Переход Частота, MHz Температура, K T2(two), µs T2(one), µs T2(one), µs T1(one), µs 1/2-3/2 28.312 296 144 105 66 Re 3/2-5/2 56.600 296 104 143 100 1/2-3/2 29.386 77 1063 378 200 Re 3/2-5/2 58.746 77 380 1080 630 1/2-3/2 26.825 296 185 115 70 Re 3/2-5/2 53.626 296 115 184 130 1/2-3/2 27.839 77 715 215 110 Re 3/2-5/2 55.651 77 215 722 390 185,Таблица 2. Данные измерений и определения релаксационных констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Re в NaReOИзотоп Переход Частота, MHz Температура, K T2(two), µs T2(one), µs T2(one), µs T1(one), µs 1/2-3/2 44.997 296 99 78 50 Re 3/2-5/2 89.949 296 77 96 68 1/2-3/2 48.628 77 562 175 90 Re 3/2-5/2 97.207 77 175 568 310 1/2-3/2 42.600 296 100 72 45 Re 3/2-5/2 85.167 296 73 104 70 1/2-3/2 46.024 77 648 323 170 Re 3/2-5/2 92.010 77 318 630 360 121,Таблица 3. Данные измерений и определения релаксационных констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Sb в SbClИзотоп Переход Частота, MHz Температура, K T2(two), µs T2(one), µs T2(one), µs T1(one), µs 1/2-3/2 58.162 294 725 441 270 1.Sb 3/2-5/2 112.60 294 437 716 520 1.1/2-3/2 59.730 77 1633 861 440 21.Sb 3/2-5/2 114.34 77 856 1614 850 16.1/2-3/2 37.415 294 576 376 220 1.Sb 3/2-5/2 67.776 294 373 569 370 1.3/2-5/2 67.776 294 806 569 370 1.Sb 5/2-7/2 102.78 294 573 815 600 1.1/2-3/2 39.093 77 2189 1341 700 16.Sb 3/2-5/2 68.640 77 1328 2155 1175 13.3/2-5/2 68.640 77 3315 2155 1175 13.Sb 5/2-7/2 104.46 77 2140 3280 1900 12.см. рисунок, a) равно При этом для времен поперечной релаксации в ВСК в условиях одно-двухчастотного воздействий на много2T2(a)T1(b) (b) уровневую спин-систему выполняются условия T2(two) =, (2) T2(a) + T1(b) (a) (b) T2(one) = T2(two), а на нижнем переходе (по программе см. рисунок, b) — (b) (a) 2T2(b)T1(a) (a) T2(one) = T2(two). (4) T2(two) =. (3) T2(b) + T1(a) Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. Определение релаксационных констант многоуровневой квадрупольной спин-системы Таблица 4. Данные измерений и определения релаксационных Таблица 8. Данные измерений и определения релаксационных 121,123 121,констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Sb констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Sb в SbBr3- при температуре 77 K в 2SbBr3 · C6H6 при температуре 77 K Частота, T2(two), T2(one), T2(one), T1(one), Частота, T2(two), T2(one), T2(one), T1(one), Изотоп Переход Изотоп Переход MHz µs µs µs µs MHz µs µs µs µs 1/2-3/2 50.263 850 318 160 24.121 1/2-3/2 50.730 594 318 160 30.Sb Sb 3/2-5/2 99.416 316 849 440 12.3/2-5/2 96.441 315 581 300 9.1/2-3/2 31.200 1165 416 220 20.123 1/2-3/2 33.562 710 456 230 26.Sb Sb 3/2-5/2 60.143 421 1070 600 5.3/2-5/2 57.810 454 705 360 17.3/2-5/2 60.143 1438 1070 600 5.123 3/2-5/2 57.810 1084 705 360 17.Sb Sb 5/2-7/2 90.583 1043 1388 840 4.5/2-7/2 86.162 703 1080 560 15.Таблица 5. Данные измерений и определения релаксационных 121,констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Sb Таблица 9. Данные измерений и определения релаксационных в SbBr3- при температуре 77 K 121,констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Sb в 2SbBr3 · C10H8 при температуре 77 K Частота, T2(two), T2(one), T2(one), T1(one), Изотоп Переход MHz µs µs µs µs Частота, T2(two), T2(one), T2(one), T1(one), Изотоп Переход 1/2-3/2 49.302 690 671 340 25.0 MHz µs µs µs µs Sb 3/2-5/2 94.944 661 680 350 12.1/2-3/2 50.316 877 317 160 17.Sb 1/2-3/2 31.989 899 649 330 20.3/2-5/2 100.45 316 872 450 14.Sb 3/2-/2 57.085 646 894 460 16.1/2-3/2 30.650 1548 456 230 24.Sb 3/2-5/2 57.085 1196 894 460 16.3/2-5/2 60.945 451 1500 800 12.Sb 5/2-7/2 86.723 880 1096 580 10.3/2-5/2 60.945 1441 1500 800 12.Sb Таблица 6. Данные измерений и определения релаксационных 5/2-7/2 91.478 1500 1411 800 6.121,констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Sb в 2SbCl3 · C6H6 при температуре 77 K Отсюда с учетом выражений (1), (2) и (4) получаем Частота, T2(two), T2(one), T2(one), T1(one), Изотоп Переход MHz µs µs µs µs (b) T2(two)T1(a) 1/2-3/2 59.604 710 417 210 26.Sb T2(a) =, (b) 3/2-5/2 117.60 411 695 360 10.2T1(b) - T2(two) 1/2-3/2 60.008 635 418 210 37.Sb 3/2-5/2 116.24 413 633 320 12.(b) T2(two)T2(a) 1/2-3/2 37.113 1712 358 180 31.0 T1(a) =, (5) (b) Sb 2T2(a) - T2(two) 3/2-5/2 71.122 358 1163 880 15.3/2-5/2 71.122 2393 1163 880 15.а с учетом выражений (1), (3) и (4) — Sb 5/2-7/2 107.20 1570 2206 1300 7.(a) 1/2-3/2 38.563 1222 299 150 43.T2(two)T1(a) Sb 3/2-5/2 69.980 299 1215 620 30.0 T2(b) =, (a) 2T1(a) - T2(two) 3/2-5/2 69.980 1746 1215 620 30.Sb 5/2-7/2 106.11 1139 1595 900 7.(a) T2(two)T2(b) Таблица 7. Данные измерений и определения релаксационных T1(b) =. (6) 121,(a) констант при двухчастотном методе ЯКР спин-эха ядер Sb 2T2(b) - T2(two) в 2SbCl3 · C10H8 при температуре 77 K Времена поперечной релаксации во вращающейся Частота, T2(two), T2(one), T2(one), T1(one), системе координат при одночастотном возбуждении Изотоп Переход (a) (b) MHz µs µs µs µs T2(one), T2(one) определяются по известным данным со1/2-3/2 59.460 1558 358 180 30.0 гласно формуле (1), при двухчастотном возбуждении Sb (a) (b) 3/2-5/2 118.94 350 1412 800 6.T2(two), T2(two) измеряются экспериментально.

1/2-3/2 36.099 3897 691 350 27.123 В табл. 1–9 приведены данные измерения и опредеSb 3/2-5/2 72.176 689 3834 2100 22.ления релаксационных констант двухчастотным методом ЯКР в KReO4, NaReO4, а также в SbCl3, SbBr3 и в их 3/2-5/2 72.176 3174 3834 2100 22.Sb 5/2-7/2 108.26 3498 2940 1900 6.комплексах при разных температурах.

Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. 640 И.В. Золотарев, А.С. Ким, П.Г. Нейфельд Рассмотрим подробнее пример на одном из образцов.

Предположим, что не наблюдается сигнал эха при одночастотном воздействии на переходе 1/2-3/2 в KReO(резонанс Re, 1 = 28.312 MHz, J = 5/2, T = 296 K).

Необходимо определить время поперечной релаксации T2(1), время продольной релаксации T1(1) и время попереч(1) ной релаксации в ВСК T2(one) этого перехода по данным перехода 3/2-5/2 (резонанс Re, 2 = 56.600 MHz).

Используя (2), (4), (5), находим: T2(1) = 65, T1(1) = (1) и T2(one) = 105 µs.

Теперь предположим, что не наблюдается эха при одночастотном воздействии на переходе 3/2-5/2 (резонанс Re, 2 = 56.600 MHz). В этом случае (2) необходимо определить T2(2), T1(2) и T2(one) этого перехода по данным перехода 1/2-3/2 (резонанс Re, 1 = 28.312 MHz).

Используя (3), (4) и (6), находим T2(2) = 100, (2) T1(2) = 250 и T2(one) = 143 µs.

Таким образом, формирование квадрупольного спинового эха во вращающейся системе координат при двухчастотном воздействии на два соседних перехода позволяет определять времена релаксации всех одноквантовых переходов многоуровневой спин-системы. При этом по данным одного перехода можно определить релаксационные параметры всех остальных одноквантовых переходов.

Точность их определения зависит от точности измерения времен релаксации перехода, взятого за ”базовый”.

Список литературы [1] Т. Фаррар, Э. Беккер. Импульсная и Фурье-спектроскопия ЯМР. Мир, М. (1973). 164 с.

Физика твердого тела, 2000, том 42, вып.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.