Научные открытия России
Государственный реестр открытий СССР
 


МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
Научные открытия в области магнетизма.



Научное открытие "Закономерность изменения спиновых температур твёрдых тел при парамагнитном резонансе".

Формула открытия: "Установлена неизвестная ранее закономерность изменения спиновых температур твердых тел при парамагнитном резонансе, заключающаяся в том, что при увеличении амплитуды высокочастотного магнитного поля происходит одновременное изменение двух спиновых температур, одна из которых, характеризующая энергию взаимодействия парамагнитных центров с внешним магнитным полем, повышается, а другая, характеризующая энергию взаимодействия парамагнитных центров друг с другом, уменьшается по абсолютной величине, что приводит к насыщению магниторезонансного поглощения энергии высокочастотного поля твердым телом".
Авторы: Б. Н. Провоторов, B. А. Ацаркин, А. Е. Мефёд, C. К. Моршнев, М. И. Родак.
Номер и дата приоритета: № 335 с приоритетом по двум датам – 28 мая 1961 г. в части теоретического обоснования закономерности и 12 мая 1967 г. в части ее экспериментального обнаружения.
Дата регистрации: 25 июня 1987 г.


Описание открытия.
Известно, что парамагнитное вещество, находящееся в постоянном магнитном поле, способно поглощать энергию высокочастотного электромагнитного поля на определенных частотах. Это явление обусловлено квантовыми переходами в системе спиновых магнитных моментов неспаренных электронов (электронный парамагнитный резонанс – ЭПР) или атомных ядер (ядерный магнитный резонанс – ЯМР). Считалось, что состояние спиновой системы парамагнетика подчиняется термодинамическому распределению Больцмана с единой температурой, определяющей заселенности энергетических уровней парамагнитных частиц во внешнем магнитном поле. Согласно этим представлениям, увеличение амплитуды резонансного высокочастотного поля ведет лишь к выравниванию заселенностей, то есть к неограниченному повышению спиновой температуры.

Сущность открытия состоит в том, что состояние системы спиновых магнитных моментов в твердых парамагнетиках определяется не одной, а двумя спиновыми температурами: зеемановской и спин-спиновой. Первая из них характеризует энергию взаимодействия парамагнитных центров с внешним магнитным полем, а вторая – энергию их взаимодействия между собой. Российскими учеными установлено, что с ростом амплитуды резонансного высокочастотного поля зеемановская температура повышается, а спин-спиновая – уменьшается по абсолютной величине, что соответствует росту упорядоченности во взаимной ориентации спиновых магнитных моментов. В результате поглощение энергии парамагнетиком ограничивается – наступает насыщение парамагнитного резонанса.

Теоретическое предсказание открытой закономерности было сделано Б. Н. Провоторовым в 1961 году в результате исследования квантово-статистических свойств твердых парамагнитных тел при их взаимодействии с резонансным высокочастотным полем. Было установлено, что в этих условиях спин-спиновые взаимодействия между магнитными ядрами или неспаренными электронами твердого тела поддерживают в спиновой системе термодинамическое квазиравновесие с двумя, в общем, различными спиновыми температурами (зеемановской и спин-спиновой).

Впоследствии авторами открытия были развиты методы измерения обеих спиновых температур и осуществлена экспериментальная проверка предсказания теории, приведшая к ее полному подтверждению как для электронных, так и для ядерных спиновых систем. Авторами впервые обнаружены и исследованы важные физические следствия открытой ими закономерности: аномальная (асимметричная) форма линий ЭПР и ЯМР при насыщении резонанса; индуцированное излучение электромагнитной энергии на крыле линии; динамическая поляризация ядер твердого парамагнетика за счет передачи им низкой спин-спиновой температуры парамагнитных примесей и др.

Научное значение открытия состоит в том, что оно коренным образом изменило представления о спиновой динамике и магнитном резонансе в твердых телах, позволило предсказать и обнаружить ряд неизвестных ранее эффектов и закономерностей, стимулировало развитие общей квантово-статистической теории необратимых процессов.

Практическое значение открытия определяется его широким применением в радиоспектроскопии ЭПР и ЯМР. На его основе возникли новые эффективные методы исследования магнитной релаксации, атомно-молекулярной подвижности, спин-фононных и электронно-ядерных взаимодействий в твердых телах; разработаны поляризованные ядерные мишени для экспериментальной физики высоких энергий; созданы новые разновидности квантовых усилителей и генераторов радиодиапазона.




Главная
КОСМОС
ЗЕМЛЯ
ЧЕЛОВЕК, БИОЛОГИЯ
ФИЗИКА, РАДИОАКТИВНОСТЬ
ХИМИЯ, МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
МЕХАНИКА, АВТОМАТИКА, ЭЛЕКТРОНИКА
МИРОЗДАНИЕ
Сайт создан в системе uCoz