Введение 3
1. Литературный обзор 5
1.1 Основы ЭПР 5
1.3 Классическое представление нутации 8
1.4 Квантово-механическое представление нутации 12
1.4.1 .Общая теория 12
1.4.2 S=l/2, g - изотропный 13
1.4.3 S>l/2, g изотропный 15
1.5 Методы наблюдения сигналов нутации 17
1.5.1. Прямое наблюдение 17
1.5.2. Косвенное наблюдение 18
1.6 Исследуемые образцы 21
2. Экспериментальная часть 23
3. Результаты и обсуждения 24
3.1. Определение поля В| 24
3.2. Исследование модельных систем 27
3.3. Исследование C60-R 31
3.4. Исследование серии нитроксильных бирадикалов 32
Выводы 35
Литература 36
Метод нестационарной когерентной спектроскопии квантовых систем эффективно используется в настоящее время в изучении структуры и свойств различных систем. Он основан на исследовании динамики резонансного взаимодействия когерентного электромагнитного излучения с квантовыми системами, имеющими энергетический спектр, широко используется в ядерном магнитном резонансе (ЯМР), электронном парамагнитном резонансе (ЭПР) и области оптического резонанса [1-8].
Нестационарные когерентные явления происходят при импульсном переключении резонансного взаимодействия когерентного электромагнитного излучения с квантовыми системами. Они наблюдаются на временах, меньших, чем время поперечной (Т2) и продольной (Т|) релаксации. Нутация представляет существенное влияние в когерентной спектроскопии квантовых систем. Впервые она наблюдались около 50 лет назад в ЯМР [9] и 20 лет спустя в оптической спектроскопии [10] и ЭПР [11, 12], и после в многофотонном резонансе.
Нутация - это эффективный источник информации для разделения и интерпретации перекрытых и неразрешенных спектров ЭПР [13]. Это связано с зависимостью величины спина квантовой системы от частоты нутации и типа квантового перехода. Так как нутация наблюдается в течение времени, более короткого, чем время релаксации, вышеупомянутая зависимость частоты нутации не скрывает релаксационных процессов, как это происходит в стационарном ЭПР. Интенсивность стационарных сигналов ЭПР зависит одновременно не только от величины матричного дипольного момента перехода, но также и от времени релаксации, что делает количественный анализ сложных спектров ЭПР трудным и часто невозможным. В связи с этим, импульсные методы ЭПР имеют огромный потенциал для решения сложных задач.
В нашей работе мы использовали две импульсные последовательности наблюдения нестационарной нутации для определения спина системы
Для проверки данного метода мы взяли несколько модельных систем с известным спином. Далее была исследована серия бирадикалов. Бирадикалы нашли широкое применение в разных областях науки. Например, нитроксильные радикалы востребованы в качестве спиновых зондов и спиновых меток для изучения строения полимеров, макромолекул, биологических систем и др. Также были исследованы соединения на основе фуллеренов.
В настоящее время в научной литературе обсуждаются вопросы использования фуллеренов и их производных для создания фотоприемников и оптоэлектронных устройств, катализаторов роста, алмазных и алмазоподобных пленок, сверхпроводящих материалов. Большое внимание уделяется проблеме использования фуллеренов в медицине и фармакологии. Обладая высокой электроотрицательностью, они выступают в химических реакциях как сильные окислители. Присоединяя к себе радикалы различной химической природы, фуллерены способны образовывать широкий класс химических соединений, обладающих различными физико-химическими свойствами. С помощью метода нестационарной нутации мы можем получать дополнительную информацию о таких соединениях.
1. В работе на примере бирадикалов показано, что метод нестационарной нутации может применяться для определения спина систем с сильным, слабым и промежуточным обменным взаимодействием.
2. Метод определения спина систем был проверен на модельных образцах. Для радикала получен спин равный 'А, для фуллерена 1.
3. В работе были определены спины нескольких систем. Для фуллсрен-радикала спин равен 3/2, для бирадикала №3, в котором расстояние между парамагнитными центрами большое, спин равен 1/2, из чего следует, что парамагнитные центры слабо взаимодействуют между собой. Для бирадикалов №1 и №2, с величиной обменного взаимодействия сравнимого с константой СТВ, мы получили, что они проявляют себя как системы со спином равным 1 и ‘/г одновременно.
4. Показано, что в зависимости от расстояния между радикальными центрами спиновое состояние бирадикала различно.
