Резонанстық сигналдың орнын және g фактордың сипаттамаларын талдау. g-факторына әр түрлі шарттардың әсері: спин-орбита байланысы, парамагн

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ           ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

[pic 1]

Химия және химиялық технология факультеті

СӨЖ

Тақырыбы: «Резонанстық сигналдың орнын және g фактордың сипаттамаларын талдау. g-факторына әр түрлі шарттардың әсері: спин-орбита байланысы, парамагнитті бөлшектің табиғаты және т.б.»

ХИ-302к

Оқытушы: Турешова Г.О.

Студент: Қуандықова Мадина

Электрондық парамагниттік резонансты (ЭПР. ESR) Е.К.Завойский (1944) ашқан. Бұл тұрақты магниттік моментке ие болатын, құрамындабөлшектері (атомдары, молекулаларьі, иондары) бар жүйенің өзіне электромагниттік өрісзнергиясын резонансты сіңіру кұбылысы. Мұндайда кеңістікте әр түрлі бағыттағымагниттік моментімен байланысқанэнергетикалық деңгейлері арасында энергияныңсіңірілуі индукцияланады.

Тұрақты магниттік өріс жоқ кезде магниттікмоменттер емінеркін бағытталып, жүйенің күйіэнергия бойынша төмендейді, ал моменттерқосындысы нөлге тең. Магниттік өрісті бергенкезде жүйедегі төмендеу алынады да, өрісбағытындағы магниттік моменттік проекциясыквантталу ережесіне сәйкес белгілі мәндерге иеболады, деңгей энергиясы (Е0) ыдырайды. Ондағы туындайтын деңгейшелердіңарақашықтығы өрістің кернеулігіне тэуелдіболады:

ЭПР сигналының g-факторы – орбиталық және спиндік моменттердің жалпы магниттік моментке үлесін көрсететін параметр ғана емес, сонымен қатар магнит өрісінің барлық диапазонындағы ЭПР сигналының орнын көрсететін сипаттама.

Бұл негізгі резонанс теңдеуінен шығады: [pic 2]

Демек, H өскен сайын g азаяды және керісінше H азайған сайын g өседі.  Дегенмен, H мәнін ЭПР сигналының сипаттамасы ретінде қарастыруға болмайды, өйткені  ν өзгерген кезде, резонанс H басқа мәндерінде пайда болады. G мәні H өзгерген кезде өзгермейді (яғни өлшеу әдісі бойынша инвариантты), сондықтан g-факторы – ЭПР сигналының сипаттамасы болып табылады.

[pic 3]

Солдан оңға қарай H өседі, керісінше g төмендейді.

g-факторы парамагниттік орталықтың электрондық құрылымы туралы ақпарат бере алады. g-факторы – бөлшектің магниттік моменті оның механикалық моментінен қаншалықты ерекшеленетінін көрсететін көрсеткіш. Классикалық бөлшек үшін ол бірге тең, спині ½ бөлшек үшін екіге тең. Дегенмен, нақты бөлшектер үшін ол бүтін сандардан басқа мәндерді қабылдай алады.

ЯМР құбылысында ауысулар атом ядроларының магнит моменттерімен байланысты деңгейлер арасында жүреді. Ал ЭПР құбылысында ауысулар электрондардың магнит моменттерінің әртүрлі бағытталуымен байланысты деңгейлеріне негізделген.

Егер затта магнит өрісі әлсіз күшейсе, онда мұндай зат парамагнетик деп аталады:

μ = B/B0 > 1 ( Ce3+ , Pr3+ , Ti3+ , V3+ , Fe2+ , Mg2+ , Li, Na);

Егер ол әлсіресе, онда ол диамагнит болып табылады:

μ = B/B0 < 1 (Bi, Cu, Ag, Au, т.б.).

Бірақ күшті магниттік қасиеттері бар заттар бар.  Мұндай заттарды ферромагнетиктер деп атайды:

μ = B/B0 »1 (Fe, Co, Ni, т.б.).

Бұл заттар тұрақты магниттерді білдіретін сыртқы магнит өрісі болмаған жағдайда да өзінің магниттік қасиеттерін сақтай алады.

Магниттік атомдардан тұрады, олар өз кезегінде оң ядролардан және салыстырмалы түрде олардың айналасында айналатын электрондардан тұрады. Атомдағы орбита бойынша қозғалатын электрон орбиталық тогы бар тұйық контурға тең:

,[pic 4]

Мұндағы: e – электрон заряды, ν – оның орбиталық айналу жиілігі:

[pic 5]

Орбиталық ток электронның орбиталық магниттік моментіне сәйкес келеді.