Resonanacia Nuclear Magnetica
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Resonanacia nuclear magnetica
Victor Jara Gallardo
Dept. Fsica; Universidad de Santiago de Chile
email: victorjara28@gmail.com
Chile
23 de abril de 2012
Resumen
La resonanacia nuclear magnetica es un fenomeno en el que un nucleo
atomico absorbe radiacion electromagnetica cuando este es puesto en un
campo magnetico; para que esto ocurra es necesario que incida radiacion electromagnetica. Este fenomeno presenta efectos asociados como el
escudamiento el cambio qumico y el acoplamiento dipolo dipolo (especialmnete en solidos), cuyos efectos sobre la espectroscopia son estudiados y
ademas es presentado en forma breve un estudio sobre una tecnica de
ODNMR (optical detected NMR) que permite un mejoramiento en la resolucion de la espectroscopia de solidos.
1. Fenomeno de resonancia
El fenomeno de NMR (nuclear magnetic resonance) o resonacia nuclear
magnetica consiste en la absocion de radiacion electromagnetica por un
nucleo atomico puesto en un campo magnetico. Los nucleos atomicos tienen momentos magneticos que tienden a alinearse con el campo aplicado
produciendo una fuerza perpendicular ambos vectores dada por:
~
F = ~
~
B (1)
lo que produce un movimiento de precesion en el eje de rotacion del nucleo;
as estos momentos magneticos producen dos conguraciones una alineada
de menor energa y otra antialineada con mayor energa.
Los momentos magneticos de los nucleos al interactuar con el campo
magnetico aplicado cambian su energa en una cantidad dada por:
E = ~
~
B (2)
el momento magnetico~ es proporcional al mometo angular de spin del
nucleo tal que:
~ =
s~
^
j (3)
donde s es el spin del nucleo y puede tomar los valores
1
2
y
1
2
y
es la
constante magnetogiroscopica del nucleo; as la energa queda dada por:
E = ~
~
B =
~B
^
j
^
b (4)
1
con lo que queda:
E =
s~B cos (5)
el coseno es igual 1 ya que lo spines pueden estar alineados o antialineados
y los spines son
1
2
; por lo que:
E 1
2
=
2
~ByE 1
2
=
2
~B (6)
Los estados alineados (spin-up) quedan con spin
1
2
y los antialineados
(spin-down) con spin
1
2
as quedan separados por una cantidad:
E = E 1
2
E 1
2
(7)
as el E esta determinado por la expresion:
E =
2
~B (
2
~B) =
~B (8)
Para que la absorcion tenga lugar, la radiacion que incide debe tener una
energa igual al E con lo que se tiene:
E =
~B = h (9)
con lo que se puede determinar la frecuencia de presecion del nucleo:
=
~B
h
=
B
2
(10)
que es la llamada frecuencia de Larmor; as en unidades de freucencia
angular ! =
B para que exista absorcion la frecuencia de la radiacion
incidente debe ser igual a la frecuencia de Larmor.
2. Efectos realcionados
Los nucleos estan rodeados de electrones y habitan con otros nucleos
cercanos por lo que el nucleo presenta una serie de efectos tales como el
escudamineto y los acoplaminetos spin-spin y dipolo-dipolo.
...