Résonance magnétique nucléaire et état condensé

Résumé du document

Application de la résonance magnétique nucléaire (RMN) à l'état solide. Document de 2000 mots environ au format Word.

Extraits

[...] Ce type d'expériences permet donc d'obtenir des informations sur les concentrations en donneurs. La fonction d'onde de l'électron donneur ne s'étend pas seulement sur l'atome donneur central, mais sur quelques centaines d'atomes de Si. Les spins nucléaires des 29Si donneront des décompositions hyperfines supplémentaires. Ces décompositions supplémentaires ont été mises en évidence par Feher par une technique de double résonance électron-noyau. Ces expériences fournissent des informations sur les fonctions d'ondes des électrons de conduction et la position du bas de la zone de Brillouin. [...]

[...] En utilisant les équations de Bloch et en cherchant des solutions de types oscillatoires amorties, on trouve que le système de spin aura un pic d'absorption en énergie pour un champ de fréquence B0 et la largeur de raie sera 1/T2. L'interaction des dipôles magnétique est généralement la cause la plus importante de l'élargissement de la raie dans un réseau rigide de dipôles magnétiques. Influence de l'agitation thermique sur la largeur de raie : Si les noyaux se déplacent rapidement les uns par rapport aux autres, la largeur de raie va diminuer. Pour les solides, la diffusion est un mécanisme de déplacement au hasard par lequel les atomes sautent d'un site à un autre. [...]

[...] En intégrant la relation précédente obtiendra successivement : Le graphique suivant donne l'évolution de Mz/M0 en fonction de t/T1 : L'énergie magnétique qui vaut -BM va donc diminuer lorsque MZ va augmenter. La diminution de cette énergie magnétique va donc permettre un retour à l'équilibre. L'aimantation retournera à l'équilibre différemment dans un isolant et dans un métal. Dans un isolant, un phonon subira une diffusion inélastique avec le système de spin et le phonon diffusé aura une énergie plus grande que le phonon incident. Pour un conducteur le phénomène sera le même mais ce sera un électron de conduction qui sera diffusé et l'électron diffusé aura plus d'énergie que l'électron incident. [...]

[...] On voit que l'on se situe dans le domaine des ondes radios (MHz) tandis que pour un électron on se trouvera dans le domaine des micro-ondes (GHz). Equations du mouvement : ) : ii , où la somme porte sur tous les noyaux contenus dans une unité de volume. Si on ne considère qu'un seul isotope, on n'aura qu'une seule valeur de . En reprenant la formule qui donne la dérive de  par rapport au temps et en faisant la somme alors on obtiendra successivement : Si alors à l'équilibre thermique et à température l'aimantation est parallèle à la direction z et Mx=My=0 et Mz=0B0=CB0/T avec C la constante de Curie. [...]

[...] Atomes donneurs dans le silicium : Le phosphore se comporte en donneur dans le silicium. Chaque atome donneur à 5 électrons. Quatre de ces électrons entrent dans le réseau de liaison covalente et le cinquième agit comme un centre paramagnétique de spin S=1/2. Lorsque la concentration en donneur dépasse 1018 donneurs/cm3, la multiplicité des raies disparaît et est remplacée par une raie unique étroite. Il pourrait s'agir de l'effet de mouvement causé par les sautes rapides des électrons donneurs d'un atome donneur à un autre. [...]