Espectroscopía De Resonancia Paramagnética

Espectroscopía de Resonancia Magnética
Fernando J. López
Departamento de Física de Materiales

H (kG)
3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

FAC U LTA D D E

CIENCIAS
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MADRID

Indice

1. Fenómenos de resonancia magnética 1.1. Conceptos generales 1.1.1. 1.1.2. 1.2. 1.3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Efecto Zeeman y espectroscopía de resonancia magnética . . . . . . . . . . . Relajación y ancho de línea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1, 1) 2 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 1 1 4 5 8 8 10 13 15 19 20 23 25 25 25 27 28 28 30 32 32 33 35 35 37 40 42

Hamiltoniano atómico y de espín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Sistemas de dos espines 1.3.1. 1.3.2. 1.3.3. Caso general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1 Resonancia magnética para dos espines nucleares ( 2 , 1 ) . . . . . . . . . . . . 2

Resonancia de un espín electrónico S = y otro nuclear I = (RPE con estructura hiperfina) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2

1 2

1.4. 1.5. 1.6.Resonancia cuadrupolar. Efectos cuadrupolares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aplicación de la RMN al estado sólido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Espectroscopía Mössbauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Resonancia Paramagnética Electrónica(RPE o EPR) 2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1. 2.1.2. 2.2. 2.2.1. 2.2.2. 2.3. 2.3.1. 2.3.2. 2.4. 2.4.1. 2.4.2. 2.4.3. 2.4.4. Desarrollo y aplicaciones de la RPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Utilidad de la RPE en física de estado sólido . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hamiltoniano de un ion libre . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reglas de selección. Condición de resonancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tiempos de relajación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Forma (perfil) de las líneas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Introducción a la teoría del campo cristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . Determinación del potencialcristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Operadores equivalentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ejemplo: un electrón d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I

RPE de un ion libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Procesos de relajación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. .

Campo cristalino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

II

Indice
2.5. Estructura fina y simetría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5.1. 2.5.2. 2.5.3. 2.6. Estructura fina y espín efectivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hamiltoniano de espín . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Determinación de la simetría . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 44 46 47 52 61 63 63 64 65 67 70 71 73

Un ejemplo en detalle: espin 5/2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Sistema experimental de la R.P.E. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. Esquema general deun espectrómetro de RPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Guía de ondas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cavidad resonante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Campo magnético . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....