Метод ЯМР в нулевом поле, применяемый для изучения магнитоупорядоченных веществ является чувствительным к любым изменениям кристаллической и магнитной структуры вещества, локальных магнитных полей и величины магнитных моментов атомов.
С помощью метода ЯМР в нулевом поле можно исследовать кристаллические тела, аморфные тела (ферромагнитные метастабильные сплавы, аморфные полупроводники и т.д.), некоторые жидкие вещества (например, ферромагнитные жидкости) и газы в твердых фазах. Могут исследоваться ферромагнетики, антиферромагнетики, ферримагнетики и некоторые соединения, не являющиеся магнитоупорядоченными, но имеющие в своем составе магнитоупорядоченные вещества, которые наводят сильные локальные магнитные поля на соседние атомы и ионы.
Интерпретация одно- и двумерных спектров ЯМР в нулевом поле дает информацию о количестве кристаллических фаз, наличии дефектов, предполагаемом типе дефектов, количестве различных неэквивалентных локальных окружений исследуемого ядра. Магнитная структура образцов исследуется совместно с кристаллической структурой – как домены и доменные стенки каждой из присутствующих кристаллических фаз или монодоменная магнитная структура для нанокристаллических магнитоупорядоченных материалов.
Температурные измерения позволяют получить информацию об изменениях кристаллической и магнитной структуры и микроструктуры исследуемого вещества, включая локальные изменения.
Примеры исследуемых соединений:
Среди химических элементов ферромагнитными свойствами обладают переходные элементы Fe, Со и Ni (3d-металлы) и редкоземельные металлы Gd, Tb, Dy, Ho, Er.
Среди соединений ферромагнитны многочисленные металлические бинарные и более сложные (многокомпонентные) сплавы и соединения упомянутых металлов между собой и с другими неферромагнитными элементами, сплавы и соединения Cr и Mn с неферромагнитными элементами (так называемые Гейслеровы сплавы), соединения ZrZn2 и ZrxM1-xZn2 (где М — это Ti, Y, Nb или Hf), Au4V, Sc3In и др., а также некоторые соединения металлов группы актиноидов (например, UH3).
Антиферромагнитными среди химических элементов являются: твердый кислород, Cr, а также ряд редкоземельных металлов, наиболее известные из них – Dy, Ho, Er, Tm, Tb.
Число антиферромагнитных химических соединений огромно. Например: MnSO4, FeSO4, CoSO4, NiSO4, MnCO3, FeCO3, MnO, FeF2 и т.д.
Ферримагнитными являются ионные кристаллы, содержащие магнитные ионы различных элементов или одного элемента, ферриты, фториды (например, RbNiF3, CsNiF3, TlNiF3, CsFeF3), ряд сплавов и интерметаллических соединений. В большинстве случаев это вещества, содержащие атомы редкоземельных элементов.
Дополнительные материалы
- Обзор метода спинового эха: http://www.fis.unipr.it/dokuwiki/doku.php?id=andrey.sidorenko:nmr
- Применение ЯМР в нулевом поле: