• 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 M_x i M_y 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.