固体核磁共振的原理及其在磁性材料中的应用文献综述

 2022-08-09 03:08

文献综述——固体核磁共振及其在磁性材料中的应用

摘要:稀磁半导体具有很多优异的性质,比如磁转变,该材料在居里温度以下通常表现出铁磁性,居里温度以上是顺磁性等。稀磁半导体的制备和研究是一项比较有意义的工作。提高稀磁半导体的居里转变温度和探索铁磁起源是当前研究热点,然而稀磁半导体中的磁性起源以及微观结构如缺陷对样品的磁性作用机制还有待进一步研究。

有实验组利用退火法对非晶态MoSe2进行了物性研究,MoSe2属于过渡金属硫族化合物中的一种,非晶态MoSe2具有室温磁性,且样品的磁性来源主要为Mo原子的d轨道自旋。随后实验组用水热法制备了具有非化学计量平衡配比的MoSe2-x样品,通过理论模拟计算,非化学计量平衡中MoSe2-x样品的磁性主要受缺陷和相结构因素的影响。样品中的缺陷浓度越高,相比例越高,样品的磁性越强。CsCo2Se2是硫属化合物中具有反铁磁性物质中的一员。该物质的反铁磁转变温度发生在TN=80K。据相关的报道可知CsCo2Se2是一个A型AFM磁有序序列,其自旋在AB平面内具有铁磁取向,Co层以反铁磁方式耦合。以上是为了进一步利用核磁共振技术研究MoSe2以及CsCo2Se2做准备。

为了了解核磁共振技术具体在实验中的应用,我们参考了测量了LiFeP中31P的核磁共振谱线和自旋-晶格弛豫时间T1的实验过程。对31P研究了奈特位移,31K。发现了从4.2K到280K的谱线上,31K基本上不随温度变化。另外,LiFeP中31P的1/T1T在整个温度区间内都很小,比LiFeAs的1/T1T小将近一个数量级,说明了在LiFeP中自旋涨落较弱。同时实验组还发现,1/T1T随着温度降低表现出一定的增大,说明了LiFeP中确实存在反铁磁涨落。

因此通过以上的文献我们可知固体核磁共振测试不仅可以通过奈特位移的测试获取材料的本征磁化率的信息,还可以通过自旋-晶格弛豫时间T1的测量获取关于动态磁化率的信息,同时还初步掌握了核磁共振测试的简单技术。

关键词:核磁共振;稀磁半导体;非晶态MoSe2;单晶CsCo2Se2;反铁磁转变点;晶格缺陷;自旋涨落;奈特位移;晶格弛豫

引言

人们关于原子核与磁场以及外加射频场相互作用的最早认识是1930年代的伊西多·拉比发现在磁场中的原子核会沿磁场方向呈正向或反向有序平行排列,而施加无线电波之后,原子核的自旋方向发生翻转。基于这项研究,拉比在1944年获得了诺贝尔物理学奖。在1946年,费利克斯·布洛赫和爱德华·珀塞尔发现,将具有奇数个核子(包括质子和中子)的原子核置于磁场中,再施加以特定频率的射频场,就会发生原子核吸收射频场能量的现象,这就是人们最初对核磁共振现象的认识。为此他们两人获得了1952年度诺贝尔物理学奖。后来人们发现核磁共振信号具有很多特征,例如谱线所在频率,谱线的宽度和形状,谱线的面积以及弛豫时间T1、T2等。这些特征不仅取决于被测原子核的性质,而且还决定于被测原子核周围环境的性质,核磁共振逐渐成为一种将原子核作为物质结构的微观探针,从原子尺度探索材料结构与性质的重要现代实验技术[1]

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