Научная сессия и заседание Учёного совета

Повестка дня:

1. Кев Минуллинович Салихов. К теории «нутации» электронных спинов.

Для простейших систем парамагнитных частиц с неспаренными электронами рассмотрен отклик спинов электронов на внезапное включение микроволнового поля (“нутация”). Проведен детальный анализ зависимости “нутации” от характера возбуждения спинов микроволновым полем (МВ). В предельных случаях неселективного возбуждения спинов или селективного возбуждения только одного перехода между спиновыми состояниями получены точные решения для временной зависимости намагниченности спинов.

В случае неселективного возбуждения сильным МВ полем движение спинов при внезапном включении МВ поля представляет собой нутацию, описанную Торри. При этом нутация во вращающейся системе координат происходит с частотой Раби МВ поля, и частота нутации не зависит от величины спина электронов парамагнитных частиц. Отметим, что в этом случае конец вектора намагниченности во вращающейся системе координат движется по кругу в плоскости, перпендикулярной вектору поляризации МВ поля.

В случае селективного возбуждения только одного из резонансных переходов конец вектора намагниченности во вращающейся системе координат движется по эллипсу в плоскости, перпендикулярной вектору поляризации МВ поля. Частота движения по эллипсу оказывается больше частоты Раби, например, для частиц со спином S=1 больше в 2sqrt(2) раз. Несмотря на отличие траектории движения конца вектора намагниченности в предельных случаях неселективного возбуждения и селективного возбуждения только одного перехода, в обоих случаях движение спинов можно назвать нутацией, круговой и эллиптической соответственно.

Если парамагнитные частицы образуют пары, тройки и т.д. (спиновые кластеры), то в условиях селективного возбуждения выделенных резонансных переходов частота нутации зависит как от спина индивидуальных парамагнитных частиц, так и числа частиц в кластере.

В условиях, когда спиновые взаимодействия сопоставимы с энергией взаимодействия спинов электронов с микроволновым полем, движение намагниченности спинов не описывается нутацией. Движение спинов в этой ситуации можно называть «нутацией» только для краткости речи. Показано, что движение намагниченности при “нутации” описывается как сумма вкладов, осциллирующих с разными частотами. Эти частоты могут быть рассчитаны численно для любого спин-гамильтониана. Варьируя параметры системы, в том числе величину спина частиц и частоту Раби МВ поля, можно подогнать рассчитанные кривые отклика спинов к экспериментальным данным, и в результате получить магнитно-резонансные параметры, в том числе, и величину спина парамагнитных частиц.

2. Кев Минуллинович Салихов. Новый взгляд на нутацию при учете спин-спинового взаимодействия.

Показано, что движение спинов в условиях “нутации” описывается связанной системой уравнений гармонических осцилляторов для дипольных и мультипольных магнитных моментов спинов. В явном виде соответствующие уравнения выведены и решены для частиц со спином единица.

3. Разное