Kohärenzphänomene beim Transfer von Spinpolarisation innerhalb gekoppelter Elektron-Kern Spinsysteme

Benkert, Martin


Die Dynamik innerhalb von Spinsystemen mit einer geringen Anzahl beteiligter Spins wird maßgeblich durch kohärente Prozesse bestimmt. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die experimentelle und theoretische Untersuchung der Bedeutung und Funktion dieser Spinkohärenzen bei Polarisationstransferexperimenten unter Verwendung der Optischen Kernspinpolarisation (ONP). Basierend auf experimentellen Ergebnissen wird ein rein quantendynamisches Modell entwickelt und anschließend mit alternativen Modellansätzen aus der Literatur diskutiert. Das in dieser Arbeit entwickelte Modell ist grundlegender Natur und kann auf andere Bereiche der magnetischen Resonanzspektroskopie übertragen werden.


Inhalt:

  1. Einleitung
  2. Grundlagen
    1. Optische Kernspinpolarisation (ONP)
      1. Experimenteller Aufbau
      2. Zeitlicher Ablauf des Experiments
      3. Kalibrierung der Magnetfelder und der Polarisation
    2. Verwendete Systeme
      1. Molekül- und Kristallstruktur
      2. Probenpräparation
    3. Der Spin-Hamiltonoperator des Systems
      1. Der Triplett-Zustand
      2. Isotrope und dipolare Wechselwirkungen
      3. Der stationäre Spin-Hamiltonoperator
      4. HF-Einstrahlung
      5. Freie Entwicklung
    4. Die Resonanzlinie der Triplettzustände
    5. Observable und Spinpolarisation
      1. Optische Elektronen Polarisation
      2. Spinordnung, Polarisation und die Observable
      3. Polarisation des fiktiven Zweiniveausystems
      4. Die Anfangsdichtematrix
  3. Experimentelle Ergebnisse und theoretische Beschreibung
    1. Zeitaufgelöste Messungen
      1. Feldabhängigkeiten und Lebensdauermessungen
      2. Variation der Länge eines HF-Impulses
        1. Einzelimpulsmessungen
        2. Nutationen und Präzessionen
        3. Zweiimpulsmessungen
      3. Variation von Verzögerungszeiten
        1. Verzögerung bei Impulssequenzen ohne Phasenverschiebung
        2. Verzögerung bei Impulssequenzen mit Phasenverschiebung
      4. Kurze Zusammenfassung der experimentellen Ergebnisse
      5. Modell zur Beschreibung des Kohärenztransfers
        1. Theoretischer Ansatz
        2. Erste Diskussion des Mittelungsansatzes
        3. Numerische Lösungen - Einzelimpuls
        4. Analytische Lösungen - Einzelimpuls
        5. Diskussion der Variation von Verzögerungszeiten
      6. Interpretation der Feldabhängigkeiten
        1. Variation des äußeren Feldes
        2. Variation der HF-Amplitude
    2. Level-Crossing Effekte
      1. Feldabhängigkeiten im LAC-Bereich
      2. Kohärenztransfer und Mittelungsansatz
      3. Analytische Lösungen Signalform der Matrixprotonen
      4. Numerische Lösungen
      5. Relaxationsanteile
        1. Spin-Gitter und Spin-Spin Relaxation in Triplett-Systemen
        2. Der Wolfe-Hamiltonoperator
        3. Ratengleichung des Systems
        4. Interpretation der Kopplungsterme
        5. Lösung des Ratengleichungssystems
      6. Interpretation der Feldabhängigkeiten im LAC-Bereich
        1. Zerlegung des Signals
        2. Zusammenhang mit HF-Einstrahlung
        3. Resümee des Relaxationsmodells
  4. Vergleich mit alternativen Ansätzen
    1. Der Spintemperaturansatz
      1. Konzeptioneller Ansatz des Modells
      2. Diskussion des Modells
    2. Der Ratengleichungsansatz
      1. Kurze Darstellung des Modells
      2. Vergleich von Ratengleichungs- und Kohärenzansatz
    3. Messungen im Hochfeld: HH-ONP und NOVEL
      1. Beschreibung von NOVEL
      2. Beschreibung von HH-ONP
      3. NOVEL, HH-ONP und Kohärenztransfer
    4. NMR detektiertes ESEEM
      1. Darstellung des Modells
      2. Diskussion des Beschreibungsansatzes

  5. Zusammenfassung
A Dichtematrixformalismus
A.1 Operatoren und Dichtematrix
A.2 Bewegungsgleichung und Propagatoren
A.3 Graphische Darstellung derBewegungsgleichungen
A.4 Störungsrechnung
A.5 Darstellung der Operatoren
A.6 Beliebige Orientierung des Magnetfeldes
B Berechnung der Hyperfeintensoren
B.1 Molekül- und Kristallstruktur
B.2 Isotrope Beiträge zur Hyperfeinwechselwirkung
B.3 Dipolare Beiträge zur Hyperfeinwechselwirkung
B.4 Matrixprotonen
C Literaturverzeichnis
Danksagung




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