核自旋与乙烯分子的核自旋变体的分离和转换研究进展

原子核(简称核)由质子和中子构成,核内所有质子和中子的角动量之和通常称为核自旋。虽然核自旋变体及其稳定性是量子力学中的基本概念,而且由核自旋不为零的同种原子组成的所有分子都有两种或两种以上的核自旋变体,但对气相多原子分子核自旋变体的分离和相互转换动力学的研究,直到九十年代初才打破了沉寂了几十年的局面。十多年前乙烯分子的四种核自旋变体的分离和转换实验研究有了首次突破,本文对此做了重点介绍。文章按年代发展首先简要地综述了构成原子核的质子和中子发现的科学史,提出了核自旋变体的概念,详细描述了氢分子的两种核自旋变体(正氢和仲氢)以及乙烯分子的四种核自旋变体。然后着重介绍了利用光诱导漂移技术,对气相乙烯分子的核自旋变体的分离实验;用宇称守恒与量子弛豫理论定量地描述了核自旋变体间相互转换研究的进展。最后概述了通过仲氢对乙炔催化加氢的化学合成方法用来提高乙烯分子的核自旋变体浓度,足以增强其核磁共振信号强度的最新成果。