Релаксация многоквантовых когерентностей в спиновых парах 1H гипса, связанных дипольным взаимодействием

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Эволюция и релаксация МК когерентностей ЯМР на подготовительном периоде были экспериментально исследованы на монокристалле гипса, CaSO4·2H2O. Была разработана теория, описывающая динамику МК когерентностей на подготовительном периоде МК эксперимента для пары спинов, на основе уравнения Линдблада. Эта теория предсказывает появление МК когерентностей только нулевого и второго порядков, осциллирующий характер изменения их интенсивностей и экспоненциальный спад с увеличением длительности подготовительного периода. Предложенная теория хорошо описывает экспериментальные данные. Показано, что частота колебаний зависит от ориентации кристалла во внешнем магнитном поле и определяется дипольным взаимодействием между протонами молекул воды, содержащимися в кристалле гипса. Времена релаксации МК когерентностей нулевого и второго порядков, Tr = 150±15 мкс, не зависели от ориентации кристалла, что предполагает общую причину релаксации, обусловленную диполь-дипольным взаимодействием с протонами, окружающими молекулу воды.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Э. Б. Фельдман

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: svasilev@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Е. И. Кузнецова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: svasilev@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

А. В. Федорова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: svasilev@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

К. В. Паничева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова»

Email: svasilev@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка; Москва

С. Г. Васильев

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: svasilev@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

А. И. Зенчук

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: svasilev@icp.ac.ru
Россия, Черноголовка

Список литературы

  1. Baum J., Munowitz M., Garroway A.N., Pines A. // J. Chem. Phys. 1985. V. 83. No. 5. P. 2015.
  2. Lovric M., Krojanski H.G., Suter D. // Phys. Rev. A. 2007. V. 75. Art. No. 42305.
  3. Fel’dman E.B., Pechen A.N., Zenchuk A.I. // Phys. Lett. A. 2007. V. 413. Art. No. 127605.
  4. Doronin S.I., Fel’dman E.B., Lazarev I.D. // Phys. Rev. A. 2019. V. 100. Art. No. 022330.
  5. Domínguez F.D., Álvarez G.A. // Phys. Rev. A. 2021. V. 104. Art. No. 062406.
  6. Зобов В.Е., Лундин А.А. // ЖЭТФ. 2022. Т. 162. № 5. C. 778; Zobov V.E., Lundin A.A. // JETP. 2022. V. 135. P. 752.
  7. Gärttner M., Bohnet J., Safavi-Naini A. et al. // Nature Phys. 2017. V. 13. P. 781.
  8. Gleason K.K. // Concepts Magn. Reson. 1993. V. 5. P. 199.
  9. Vasil’ev S.G., Volkov V.I., Tatarinova E.A. et al. // J. Non-Cryst. Solids. 2018. V. 489. P. 6.
  10. Krojanski H.G., Suter D. // Phys. Rev. A. 2006. V. 74. Art. No. 062319.
  11. Saalwächter K., Ziegler P., Spyckerelle O. et al. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 346.
  12. Preskill J. Lecture note for physics 229: Quantum information and computation. Pasadena: California Institute of Technology, 1998. 321 p.
  13. Manzano D. // AIP Advances. 2020. V. 10. Art. No. 025106.
  14. Bengs C., Levitt M.H. // J. Magn. Reson. 2020. V. 310. Art. No. 106645.
  15. Bengs C. // J. Magn. Reson. 2021. V. 322. Art. No. 106868.
  16. Rodin B.A., Abergel D. // Magn. Reson. 2022. V. 3. P. 27.
  17. Низовцев А.П., Килин С.Я. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. T. 84. № 3. C. 310; Nizovtsev A.P., Kilin S.Y. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. P. 235.
  18. Леонтьев А.В., Жарков Д.К., Шмелев А.Г. и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. T. 86. № 12. С. 1724; Leontyev A.V., Zharkov D.K., Shmelev A.G. et al. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. P. 1467.
  19. Андрианов С.Н., Калачев А.А., Шиндяев О.П., Шкаликов А.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2020. T. 84. № 3. С. 392; Andrianov S.N., Kalachev A.A., Shindyaev O.P., Shkalikov A.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2020. V. 84. P. 299.
  20. Харламова Ю.А., Арсланов Н.М., Моисеев С.А. // Изв. РАН. Сер. физ. 2022. T. 86. № 12. С. 1770; Kharlamova Y.A., Arslanov N.M., Moiseev S.A. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. P. 1507.
  21. Pake G.E. // J. Chem. Phys. 1948. V. 16. P. 327.
  22. McKnett C.L., Dybowski C.R., Vaughan R.W. // J. Chem. Phys. 1975. V. 63. P. 4578.
  23. Doronin S.I., Maksimov I.I., Fel’dman E.B. // J. Exp. Theor. Phys. 2000. V. 91. P. 597.
  24. Casagrande H.P. The density matrix renormalization group applied to open quantum systems. Dissertation for degree of Master of Science. São Paulo: The Physics Institute of the University São Paulo, 2019. 72 p.
  25. Goldman M. Spin temperature and nuclear magnetic resonance in solids. Oxford: Clarendon Press, 1970. 258 p.
  26. Fano U. // Rev. Mod. Phys. 1957. V. 29. P. 74.
  27. Nielsen M., Chuang I. Quantum computation and quantum information. Cambridge: Cambridge University Press, 2010. 676 p.
  28. Fel’dman E.B., Pyrkov A.N. // JETP Lett. 2008. V. 88. P. 398.
  29. Bochkin G.A., Fel’dman E.B., Lazarev I.D. et al.// J. Magn. Reson. 2019. V. 301. P. 10.
  30. Bochkin G.A., Fel’dman E.B., Kuznetsova E.I. et al. // J. Magn. Reson. 2020. V. 319. Art. No. 106816.
  31. Bochkin G.A., Fel’dman E.B., Kiryukhin D.P. et al. // J. Magn. Reson. 2023. V. 350. P. 107415.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Расщепления дублетов в 1Н ЯМР-спектрах гипса при вращении образца. Данные для двух молекул воды в структуре показаны разными цветами и символами. Положения, исследованные в МК экспериментах, отмечены вертикальными линиями.

Скачать (101KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Спектры ЯМР 1Н гипса, полученные при различных положениях во внешнем магнитном поле.

Скачать (193KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Интенсивности МК-когерентностей в зависимости от длительности подготовительного периода внешнего дублета Pos3.

Скачать (122KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Интенсивности МК-когерентностей нулевого порядка в зависимости от безразмерного параметра Δvτ объединенные на общей шкале для различных ориентаций кристалла.

Скачать (189KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Интенсивности МК когерентностей ЯМР 1H в кристалле гипса при различных ориентациях, соответствующих различным расщеплениям, Δv, в спектрах 1H: (а) 89.4 кГц (Pos1), (б) 33.8 кГц (Pos1), (в) 68.5 кГц (Pos2), (г) 63.2 кГц (Pos3), (д) 18 кГц (Pos3), (е) 77.1 кГц (Pos4), (ж) 40.7 кГц (Pos4). Теоретические кривые для 0-го и 2-го порядков показаны сплошными линиями. Экспоненциальная огибающая exp(–τ/Tr) показана черной сплошной линией для когерентности 0-го порядка.

Скачать (767KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024