160. obljetnica rođenja Andrije Mohorovičića        21. travnja - DAN PMF-a

Što ispituje NMR i NQR?

  • Spinovi jezgara su vezani na elektronski spinski sustav.

  • NMR metoda je bazirana na interakcijama spina atomskih jezgara s elektronskim spinskim sustavom.
  • NMR metoda je osjetjiva na statička i dinamička svojstva elektronskog spinskog sustava (na mikroskopskoj razini).

  • Možemo ispitivati spinska (magnetska) svojstva i svojstva naboja u materijalu.

  • Nuklearni magnetizam = kolektivna makroskopska magnetska svojstva ansambla velikog broja atomskih jezgara.


NMR čvrstog stanja omogućuje dobivanje mikroskopske informacije o

  •  kristalnoj strukturi (strukturnim faznim prijelazima)

  •  elektronskoj strukturi (uređenju naboja)

  •  magnetizmu (magnetskim faznim prijelazima, spinskoj strukturi)

  •  niskoenergijskim fluktuacijama spinova

  •  niskoenergijskim fluktuacijama naboja

 

Laboratorij za NMR čvrstog stanja

 

Osnovni dijelovi eksperimentalnog postava su NMR spektrometar s pripadnom instrumentacijom, poseban supravodljivi magnet za NMR metodu - visoke homogenosti i stabilnosti magnetskog polja (12-14T), niz posebno prilagođenih sondi i pojačala za NMR i NQR mjerenja različitih jezgara. Ovakav postav omogućuje mjerenja na niskim temperaturama i u promjenjivim magnetskim poljima. Uzorak se nalazi u zavojnici u koju dovodimo specijalne visoko frekventne (VF) pulsne sekvence kojima pobuđujemo odabrane atomske jezgre, te mjerimo odziv. U NMR konfiguraciji uzorak se nalazi u vanjskom magnetskom polju B0. U NQR konfiguraciji nema vanjskog magnetskog polja.
 

Što se zbiva nakon VF pulsa?

  • Sustav spinova jezgara se vraća nazad u stanje termodinamičke ravnoteže.

  • Relaksacija sustava spinova jezgara (interakcije spin-spin i spin-rešetka).

  • U zavojnici se inducira signal uslijed povratka magnetizacije Mz i gubitaka Mx i My komponenti.

 

 

U prikazanom eksperimentu, NMR je mikroskopska proba koja istražuje

  • Magnetska spinska svojstva i svojstva naboja.

  • Statička svojstva elektronskog spinskog sustava (Knight pomak u izmjerenom NMR spektru).

  • Dinamička svojstva elektronskog spinskog sustava (mjerenje vremena nuklearne relaksacije).

NMR čvrstog stanja i visokog razlučivanja može služiti za:

 

  • Određivanje lokalne spinske strukture (lokalne susceptibilnosti).

  • Određivanje mikroskopske slike faznih prijelaza (npr. prijelaza u supravodljivo stanje).

________________

Napomena: na fotografijama je prikazan eksperimentalni postav Laboratorija za NMR čvrstog stanja Instituta za čvrsto stanje u Dresdenu prilikom boravka doc. dr. sc. D. Paara na poslijedoktorskom usavršavanju.