利用地球磁场测量质子的自旋弛豫时间

利用地球磁场核磁共振(EF NMR)的方法测量水中质子自旋弛豫的时间.两种不同的自旋弛豫时间T_1和T_2分别测得为(2.46±0.16)s和(0.83±0.02)s,与《Measurement Science and Technology》2012年(21卷)第10期上Michal CA一文所得到的结果T_1=2.3±0.1 s吻合较好.此外,实验数据也验证了居里定律,并通过对硫酸铜溶液的测量说明了溶液中离子的存在会使自旋弛豫过程加快.此工作提供了一种利用地球磁场测量秒量级的自旋弛豫时间的方法.     

基于NMR自旋弛豫技术的蛋白质动力学研究

蛋白质的三维结构在很多情况下不能很好地解释其在生理过程中的作用机制. 动力学研究能够获悉蛋白质在不同时间尺度下的内运动信息,建立起动态结构和生物功能的联系. 该文综述了通过NMR自旋弛豫技术研究蛋白质动力学的原理和方法：ps~ns的快运动分析主要采用约化谱密度函数映射和Modelfree方法;μs~ms的慢运动涉及化学/构象交换过程,常借助CPMG和R_1ρ弛豫色散手段. 基于NMR的蛋白质动力学研究,将蛋白质科学从三维空间结构推进到四维时空结构的新层面.     

在CP MAS NMR中测量质子自旋扩散速率的方法

自旋扩散在固体核磁共振的许多现象中都起着非常重要的作用。现有几种理论方案以估算扩散系数。然而在实践中这种估算既不实际也不可靠。本文提出了确定自旋扩散速率的新方案,它利用的是CP MAS NMR中的稀核退极化规律。带质子的稀核磁化矢量在退极化中表现出两个阶段,慢衰减的第二阶段是单一指数过程,它提供了自旋扩散速率的直接度量。自旋扩散实质上是极化转移的一种宏观表现形式,这种转移通过一系列成对自旋的flip-flop进行,可以用一维随机走步模型描述。从退磁过程半对数曲线的斜率可以求得平均flip-flop时间。自旋扩散系数可以由此估算。在一些典型的刚性有机固体和结晶高分子聚合物中,求得平均flip-flop的时间是700微秒左右。它比偶极相关时间大一个数量级。这意味着,自旋扩散时间常数与自旋—自旋弛豫时间常数是很不相同的,虽然这两个相应过程虽密切相关的。由质子线宽估计自旋扩散系数是不可靠的。     

无自旋交换弛豫原子自旋陀螺非线性特性实验研究

采用基于圆偏振探测光的光纤Sagnac原子自旋进动闭环检测技术,实验测试了无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋陀螺在两种不同抽运状态下的角速度输入/输出特性,发现了SERF原子自旋陀螺输出的非线性现象。基于SERF原子自旋陀螺理论,建立了非线性响应模型并进行仿真研究,仿真结果与实验测试一致。研究表明:SERF原子自旋陀螺的非线性由原子内在相互作用决定,与总电子弛豫率R_(tot)密切相关。     

NMR的化学位移和自旋耦合分裂发现40周年

1946年E、M、Purcell[1]在Harvard和F、Bloch[2]在Stanford几乎同时用不同方法独立发现了核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance,即NMR)现象。最初,NMR方法主要用于测量原子核的磁矩,并可提高测量精度。虞福春和W.G.Proctor曾进行了大量的原子核磁矩测量[3,4,5,6,7,8]。五十多年来,NMP波谱学取得了举世瞩目的进展。1952年Purcell和Bloch因发现核磁共振而共同荣获诺贝尔物理学奖金。 我国著名物理学家虞福春教授首先发现了化学位移并首先发现了自旋耦合分裂,为核磁共振的发展作了具有重要里程碑的奠基贡献。虞福春到斯坦福大学任F.Bloch教授     

射频场照射下多自旋体系弛豫的理论计算

根据Liouville-von Neumann方程，对射频场照射下多自旋体系的弛豫进行了理论描述，并用WBR理论推导出了体系的弛豫方程组，给出了各类弛豫速率的理论计算公式.在此基础上，编制了弛豫方程组数值解的计算程序，分别用此程序和Bloch方程计算了双自旋体系在不同情况下的稳态解，并对计算结果进行了简要的分析和讨论. 关键词： 核磁共振 弛豫 射频场 多自旋体系     

瞬态自旋光栅系统的建设及其在自旋输运研究中的应用

简要介绍了瞬态光栅系统原理及光路的建设,包括瞬态光栅的产生与探测.采用了外差探测法（heterodyne detection）,大大提高了信噪比.利用瞬态自旋光栅系统,研究了(110)方向生长的本征GaAs/AlGaAs单量子阱中自旋输运特性,测得室温下电子自旋的扩散常数D_s=551 cm/s. 关键词： 瞬态自旋光栅 自旋扩散 自旋输运 自旋弛豫     

半导体中自旋轨道耦合及自旋霍尔效应

本文主要评述和介绍半导体微结构中自旋轨道耦合的研究和最近的研究进展。我们细致地讨论了半导体微结构中自旋轨道耦合的物理起源和窄带隙半导体量子阱中的自旋霍尔效应。我们发现目前国际上广泛采用的线性Rashba模型在较大的电子平面波矢处失效:即自旋轨道耦合导致的能带自旋劈裂不再随电子波矢的增加而增加,而是开始下降,即出现强烈的非线性行为。这种非线性的行为起源于导带和价带间耦合的减弱。这种非线性行为还会导致电子的D’yakonov-Perel’自旋弛豫速率在较高能量处下降,与线性模型的结果完全相反。在此基础上,我们构造统一描述电子和空穴自旋霍尔效应的理论框架。我们的方法可以非微扰地计入自旋轨道耦合对本征自旋霍尔效应的影响。我们将此方法应用于强自旋轨道耦合的情形,即窄带隙CdHgTe/CdTe半导体量子阱。我们发现调节外电场或量子阱的阱宽可以作为导致量子相变和本征自旋霍尔效应的开关。我们的工作可能会为区别和实验验证本征自旋霍尔效应提供物理基础。     

自旋交换算符在量子力学中的应用

根据自旋交换算符的性质,讨论了自旋交换算符在量子力学中的某些应用,这一方法为两体自旋耦合体系的求解提供了方便的途径.     

质子的自旋危机问题

建立了质子自旋依赖的结构函数的第一矩与GDH求和规则之间的关系.根据这个求和规则和重子结构的[SU_sf(6)⊙O(3)]⊙SU_c(3)夸克模型,讨论了质子的自旋问题,并把理论的结果与EMC和SLAC的实验作了比较,结果相一致.发现在低动量转移区,P₃₃(1232)的光激发的贡献是最重要的,而且是负的.在高动量转移区,P₃₃的贡献是正的,而且随Q²的增加很快减小,可以略去,从负值到正值的转折点是在Q²=0.32GeV²附近.     

电子自旋交换作用对极向磁光Kerr效应的影响——能带跃迁模型

用微观量子理论和能带跃迁模型,研究了极向磁光Kerr效应对电子自旋交换劈裂能依赖性.结果表明,磁光Kerr转角θ_K与自旋劈裂能Δ之间仅当Δ很小时才有线性关系;θK的展开式中只出现Δ奇次项而不出现偶次项.     

铕离子对tRNAPhe结构影响的NMR研究

采用NMR波谱方法研究了溶液中铕离子对酵母苯丙氨酸转移核糖核酸(phenylalanine transfer ribonucleic acid,简称tRNA^Phe)结构和构象变化的影响.Eu³⁺离子对tRNA^Phe亚胺质子范围的¹H NMR谱具有特殊的影响,酵母tRNA^Phe亚胺质子谱作为Eu³⁺浓度函数的研究表明位于扩大二氢尿嘧啶螺旋(D-螺旋)的端梢三级碱基对G₁₅·C₄₈明显地受加入Eu³⁺的影响(向低场位移0.85);堆积在G₁₅·C₄₈上的U₈·A₁₄碱基对在存有1~2个Mg²⁺离子下亦受加入Eu³⁺的影响.酵母tRNA^Phe中可能受到Eu³⁺影响的另一亚胺质子为G₁₉·C₅₆三级碱基对,由于G₁₉·C₅₆的亚胺质子共振位于高度叠加的12.6与12.2之间,其归属仅供参考.该碱基对有助于D-环对TΨC环的联接.配位Eu³⁺引起tRNA分子构象的变化并且导致一些谱峰向高场或低场位移.     

吸附在活性炭、三氧化二铝和硅胶上分子的核弛豫研究

本文提出核与电子偶极相互作用和自旋扩散两种作用在被吸附到固体多电子表面上的分子弛豫起着重要作用,给出了自旋晶格弛豫时间(T_1e)和相关时间(τ_c)的关系:T_1e,-kτ_c/1+ω₀²τ_c²)^1/2,式中k对给定固体是常数。吸附在硅胶上甲苯的弛豫数据可用此式描述。得到了甲苯中甲基在不同温度下的τ_c。,它们在374K到240K间的相关时间在3.56×10^-9 s到5.76×10^-8 s范围。由此计算出其活化能为15.0kJ/mol。     

利用ESR和NMR线宽效应测定二硫蒽及其正离子自由基间的电子交换速率常数

根据ESR和NMR线宽效应,测定了二硫直及其正离子自由基高氯酸盐之间在快交换和慢交换过程中电子转移反应的速率常数.     

EPR and NMR study of molecular components mobility and organization in goat milk under ultrasound treatment

The effect of ultrasound treatment on molecular mobility and organization of the main components in raw goat milk was studied by EPR and NMR spectroscopies. NMR relaxation studies showed an increase in the spin–lattice T₁ and spin–spin T₂ relaxation times in goat milk products (cream, anhydrous fat) and change in the diffusion of proton-containing molecules during ultrasound treatment. The diffusion became more uniform and could be rather accurately approximated by one effective diffusion coefficient D_eff, which indicates homogenization of goat milk components, dispersion of globular and supermicellar formations under sonication. EPR studies have shown that molecular mobility and organization of hydrophobic regions in goat milk are similar to those observed in micellar formations of surfactants with a hydrocarbon chain length C12–C16. Ultrasound treatment did not affect submicellar and protein globule organization. Free radicals arising under ultrasound impact of milk reacted quickly with components of goat milk (triglycerides, proteins, fatty acids) and were not observed by spin trapping method.     

丙烯腈γ辐射聚合的NMR研究

用¹H NMR、¹³C NMR谱、自旋-晶格弛豫时间（T₁）和自旋-自旋弛豫时间（T₂）研究了丙烯腈在⁶⁰Co γ射线辐射聚合后的大分子结构变化与大分子链的运动. 结果表明随着辐射剂量增大，在单体形成聚合物的过程中，聚合物主链上出现了少量的-OH基团，继续增大辐射剂量， -OH部分被氧化. 对聚合物溶液的变温氢谱的研究表明，溶剂中的残余水与上述-OH形成氢键，且随着温度升高氢键被破坏，同时H₂O与-OH之间还存在着质子交换. 利用¹³C NMR谱对丙烯腈辐射聚合的产物进行了序列结构分析. 对T₁和T₂的研究表明，辐射剂量的增大并未影响到聚丙烯腈的链运动，证明了在丙烯腈的辐射聚合过程交联反应未发生.     

Proton NMR study of molecular dynamics and phase transitions in methylammonium hexachloro plumbate, [NH3CH3]2PbCl6

Proton spin lattice relaxation time (T₁), measured as a function of temperature in the range 375–77 K, shows slope changes at 333, 221 and 111 K, in addition to a first order phase transition at 150K. The observed T₁ behaviour and second moment (M₂) variation with temperature are explained on the basis of the different possible motions of CH₃ and NH₃ groups.     

白酒中氢键缔合作用的研究——乙醇-水缔合体中质子间的交换作用

本文报导用核磁共振(NMR)技术研究醇-水混合体系中发生缔合作用的质子间的交换作用过程。质子间的交换速度与醇-水混合的比例有关,在中性条件下,60%乙醇含量的水溶液,质子间交换速度最大。这种交换速度随着贮存期的延长而减缓,使得缔合体的平均寿命增长。质子间的交换速度对微量酸的存在非常敏感,酸可促使缔合平衡的更快建立,但要控制过量酸的存在对缔合体稳定性的影响。