Везде

RAS Chemistry & Material ScienceХимическая физика Advances in Chemical Physics

  • ISSN (Print) 0207-401X
  • ISSN (Online) 3034-6126

On the statistical theory of the shape of multiple quantum nmr spectra in solids

You can
PII
10.31857/S0207401X24100016-1
DOI
10.31857/S0207401X24100016
Publication type
Article
Status
Published
Authors
В. Е. Зобов
  • Affiliation: Kirensky Institute of Physics, Federal Research Center KSC SB RAS
V. L. Bodneva
  • Affiliation: Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences
Volume/ Edition
Volume 43 / Issue number 10
Pages
3-20
Abstract
The statistical model developed in this work allows us to calculate the shape of the multiple quantum (MQ) NMR spectra (the dependence of the amplitudes of the corresponding multiple quantum coherences on their orders) by decomposing the desired time-correlation functions (TCF) over the infinite set of orthogonal operators and by using some well-known facts from the physics of traditional model systems. The resulting expression contains series with terms depending on the gradually growing up with the time number of spins in clusters of correlated spins. The influence of the possible degradation of these clusters on the shape of the spectra is taken into account. Analytical and numerical calculations were performed for various parameter values included in the final expressions. The developed theory adequately describes the results of numerical calculations of the MQ spectra performed by us and experiments: the transformation of the Gaussian profile into an exponential one, the asymptotics (wings) of the spectrum depending on the coherence order M, the dependence of the relaxation rate of the MQ spectrum on M, as well as the narrowing and stabilization of the MQ spectrum under the influence of perturbation.
Keywords
cпин радиоспектроскопия многоквантовый ЯМР парамагнетик квантовые технологии спиновая динамика многоспиновые корреляции
Date of publication
15.09.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
4

References

  1. 1. Bloembergen N., Purcell E. M., Pound R. V. // Phys. Rev. 1948. V. 73. P. 679; https://doi.org/10.1103/PhysRev.73.679
  2. 2. Завельский В.О., Лундин А.А. // Хим. физика. 2016. Т. 35, № 5. С. 6.
  3. 3. Лундин А.А., Зобов В.Е. // ЖЭТФ. 2018. T. 154. Вып. 2(8). C. 354; https://doi.org/10.1134/S0044451018080138
  4. 4. Лундин А.А., Зобов В.Е. // Хим. физика. 2021. T. 40. № 9. C. 41; https://doi.org/10.31857/S0207401x21090077
  5. 5. Абрагам А. Ядерный магнетизм. Пер. с англ. М.: Изд-во иностр. лит., 1963. Гл. 4, 6,10.
  6. 6. Эрнст Р., Боденхаузен Дж., Вокаун А.. ЯМР в одном и двух измерениях. Пер. с англ. / Под ред. Салихова К.М. М.: Мир, 1990.
  7. 7. Блюмих Б. Основы ЯМР. Пер с англ. М.: Техносфера, 2007.
  8. 8. Wang P.-K., Ansermet J.-P., Rudaz S. L. et al. // Science. 1986. V. 234. P. 35; https://doi.org/10.1126/science.234.4772.35
  9. 9. Baumand J., Pines A.// J. Amer. Chem. Soc. 1986. V. 108. P. 7447.
  10. 10. Doronin S.I., Fedorova A.V., Fel’dman E.B., Zenchuk A.I. // J. Chem. Phys. 2009. V. 131. № 10. P. 104109; https://doi.org/10.1063/1.3231692
  11. 11. Baum J., Munovitz M., Garroway A.N., et al. // J. Chem. Phys.1985. V.83. № 5 P. 2015; https://doi.org/10.1063/1.449344
  12. 12. Advances in Chemical Physics / Eds. Prigogin I., Rice S.A., Wiley & Sons, 1987. V. 66. P. 1; https://doi.org/10.1002/97804701429.29.ch1
  13. 13. Балеску Р. Равновесная и неравновесная статистическая механика. Пер. с англ. В 2-х т. Т. 2. M.:Мир, 1978.
  14. 14. Прескилл Д. Квантовая информация и квантовые вычисления. Пер. с англ. Т. 1. М.–Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика Ин-т компьютерных исслед., 2008.
  15. 15. Зобов В.Е., Лундин А.А. // ЖЭТФ. 2020. T. 158. Вып. 2(8). C. 300; https://doi.org/10.31857/S0044451020080076
  16. 16. Ларкин А.И., Овчинников И.Н. // ЖЭТФ. 1968. Т. 55, С. 2262.
  17. 17. Domínguez F.D., Rodríguez M.C., Kaiser R., et al. // Phys. Rev. A. 2021. V. 104. P. 012402; https://doi.org/10.1103/PhysRevA.104.012402
  18. 18. Shenker S.H., Stanford D. // J. High Energy Phys. 2014. V. 3. P. 067; https://doi.org/10.1007/JHEP03 (2014)067
  19. 19. Parker D.E., Cao X., Avdoshkin A., ScaffidiT., Altman E.// Phys. Rev. X. 2019. V.9. P.041017; https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.041017
  20. 20. Wang Q., Perez-Bernal F. // Phys.Rev.A. 2019. V.100. P. 062113; https://doi.org/10.1103/PhysRevA.10D.06213
  21. 21. Gu Y., Kitaev A., Zhang P. // J. High Energy Phys. 2022. V. 2022. Article 133; https://doi.org/10.1007/JHE03 (2022)133
  22. 22. Gross C., Bloch I.// Science 2017. V.357. P. 995; doi:10.1126/science.aal3837
  23. 23. Blatt R., Roos C. F. // Nat. Phys. 2012. V. 8. P. 277; https://doi.org/10.1038/nphys2252
  24. 24. Khitrin A. K. // Chem. Phys. Lett. 1997. V. 274. № 1–3 P. 217; https://doi.org/10.1016/S0009-2614 (97)00661-1
  25. 25. Зобов В.Е., Лундин А.А. // ЖЭТФ. 2006. T.130. Вып. 6. C.1047.
  26. 26. Зобов В.Е., Лундин А.А. // Письма в ЖЭТФ. 2017. T. 105. C. 499; doi:10.7868/S0370274X17080082
  27. 27. Gattner M., Hauke Ph., Rey A. M. // Phys. Rev. Lett. 2018. V. 120. P. 040402; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.040402
  28. 28. Doronin S. I., Fel’dman E. B., Lazarev I. D. // Phys. Rev. А. 2019. V. 100. P. 022330; doi:10.1103/Phys.Rev.A.100.022330
  29. 29. Doronin S.I., Fel’dman E.B., Lazarev I. D. //Phys. Lett. A. 2021. V. 406. P. 127458; https://doi.org/10.1016/j.physleta.2021.127458
  30. 30. Wei K. X., Peng P., Shtanko O., et al. // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 123. P.090605; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.090605
  31. 31. Anderson P.W., Weiss P.R. // Rev. Mod. Phys. 1953. V. 25. P. 269; https://doi.org/10.1103/RevModPhys.25.269
  32. 32. Klauder J.R., Anderson P.W.// Phys. Rev. 1962. V. 125. P. 912; https://doi.org/10.1103/PhysRev.125.912
  33. 33. Lacelle S., Hwang S., Gerstein B. // J. Chem. Phys. 1993. V.99. № 11. P. 8407; https://doi.org/10.1063/1.465616
  34. 34. Schneder R.H., Schmiedel H. // Phys. Lett. A. 1969. V. 30. № 5. P. 298; https://doi.org/10.1016/0375-9601 (69)91005-6
  35. 35. Rhim W.K., Pines A., Waugh J.S. // Phys. Rev. B. 1971. V. 3. № 3. P. 684; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.3.684
  36. 36. Лундин А.А., Зобов В.Е. // ЖЭТФ. 2015. T. 147. Вып. 5. C. 885; doi:10.7868/S004445101505002X
  37. 37. Lado F., Memory J.D., Parker G.W. // Phys. Rev. B. 1971. V. 4. P. 1406; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.4.1406
  38. 38. Lee M.H. et al. //Phys. Rev. Lett. 1984. V. 52. P. 1579; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.52.1579
  39. 39. Lee M.H., Hong J. // Phys. Rev. B. 1985. V. 32. P. 7734; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.32.7734
  40. 40. Liu J.M., Müller G. // Phys. Rev. A. 1990. V. 42. P. 5854; https://doi.org/10.1103/PhysRevA.42.5854
  41. 41. Lee M.H., Kim I.M., Cummings W.P., Dekeyser R. // J. Phys. Condens. Matter. 1995. V. 7. P. 3187; doi:10.1088/0953-8984/7/16/013
  42. 42. Боднева В.Л., Лундин А.А., Милютин А.А. // ТМФ. 1996. T. 106. № 3. P. 452; https://doi.org/10.4213/tmf1129
  43. 43. Böhm M., Leschke H., Henneke M. et al.//Phys. Rev. B. 1994. V. 49. № 1. P.417.
  44. 44. Ильин В.А., Ким Г.Д. Линейная алгебра и аналитическая геометрия. 3-е изд., перераб. и доп. М.: ТК Велби, изд-во Проспект, Гл. XIII 2007.
  45. 45. Lundin A.A., Zobov V.E. // Appl. Magn. Reson. 2016. V. 47. № 7. P. 701; https://doi.org/10.1007/s00723-016-0770-z
  46. 46. Zobov V.E., Lundin A.A. // Appl. Magn. Res. 2021. V.52. № 3. P. 879; https://doi.org/10.1007/s00723-021-01342-1
  47. 47. Krojanski H.G., Suter D. // Phys.Rev.Lett. 2006. V. 97. P. 150503; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.97.150503
  48. 48. Krojanski H.G., Suter D. // Phys.Rev.A. 2006. V. 74. P. 062319; https://doi.org/10.1103/PhysRevA.74.062319
  49. 49. Cho H.Y., Cappelaro P., Cory D. G., Ramanathan C. // Phys. Rev. B. 2006 V. 74. P. 224434; https://doi.org/10.1103/PhysRevB.74.224434.
  50. 50. Зобов В.Е., Лундин А.А. // Хим. физика. 2008. T. 27. № 9. C. 18.
  51. 51. Прудников А.П., Брычков Ю.А., Маричев О.И. Интегралы и ряды. В 3-х. т. T. 1 M.: Наука. 1981. Разд. 2.3.16(2).
  52. 52. Зобов В. Е., Лундин А.А. // ЖЭТФ. 2022. T. 162. Вып. 5. C. 778; doi: 10.31857/S0044451022110189
  53. 53. Alvarez G.A., Kaiser R., Suter D. // Ann. Phys. (Berlin). 2013. V. 525. № 10–11. P. 833; https://doi.org/10.1002/andp.201300096
  54. 54. Krojanski H. G., Suter D. // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 93. P. 090501; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.090501
  55. 55. Зобов В. Е., Лундин А.А. // ЖЭТФ. 2011. T. 139. Вып. 3. C. 519.
  56. 56. Alvarez G.A., Suter D. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. P. 230403; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.104.230403
  57. 57. Зобов В. Е., Лундин А.А. // ЖЭТФ. 2011. T. 140. Вып. 6. C. 1150.
  58. 58. Alvarez G.A., Suter D., Kaiser R. // Science. 2015. V. 349. P. 846; https://doi.org/10.1126/science.1261160
  59. 59. Alvarez G.A., Suter D. // Phys.Rev.A. 2011. V. 84. P. 012320; https://doi.org/10.1103/PhysRevA.84.012320
  60. 60. Зобов В. Е., Лундин А.А. // Письма в ЖЭТФ. 2023. T. 117. № 12. C. 929; doi: 10.31857/S1234567823120091
  61. 61. Федорюк М.В. Асимптотика: Интегралы и ряды. М.: Наука, 1987. Гл.II,§1.
  62. 62. Уманский С.Я. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 31; doi: 10.31857/S0207401X23040143
  63. 63. Кириллов В.Е., Г.Ю. Юрков В.Е., Коробов М.С. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 11. С. 39; doi: 10.31857/S0207401X23110043
  64. 64. Морозов Е.В., Ильичёв А.В., Бузник В.М. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 11. С. 54. doi: 10.31857/S0207401X23110067
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library