Спин-спиновое взаимодействие в словарях и энциклопедиях
взаимодействие между спиновыми магнитными моментами микрочастиц (см. Спин). Это взаимодействие является релятивистским эффектом (оно содержит множитель 1/с2, где с — Скорость света). Вследствие этого С.-с. в. мало по сравнению с электрическим взаимодействием частиц, обменным взаимодействием (См. Обменное взаимодействие), взаимодействием спинового магнитного момента с внешним полем и т. д. Тем не менее оно приводит к ряду важных эффектов в атомах, молекулах и твёрдых телах.
Взаимодействие спиновых магнитных моментов электронов и ядра даёт вклад в энергию атома, которая вследствие этого зависит от взаимной ориентации суммарного спина электронов и спина ядра. Это приводит к сверхтонкому расщеплению уровней энергии атомов и линий атомных спектров (см. Сверхтонкая структура). С.-с. в. электронов также даёт добавку к энергии атома. Однако оно не приводит к дополнительному расщеплению уровней энергии и обычно мало по сравнению со спин-орбитальным взаимодействием (См. Спин-орбитальное взаимодействие), определяющим в основном тонкую структуру (См. Тонкая структура) атомных спектров (см. Мультиплетность). В молекулах же мультиплетную структуру спектров в ряде случаев определяет именно С.-с. в. электронов (Σ-уровни; см. Молекулярные спектры).
В ферромагнетиках (См. Ферромагнетики) магнитное упорядочение обусловлено обменным взаимодействием атомных носителей магнитного момента. Менее существенно их магнитное взаимодействие, но оно наряду с действием электрического поля кристаллической решётки приводит к зависимости энергии кристалла от направления его намагниченности (к магнитной анизотропии (См. Магнитная анизотропия)). Хотя энергия магнитной анизотропии мала по сравнению с обменной энергией, она сказывается в существовании оси лёгкого намагничивания (См. Ось лёгкого намагничивания) в ферромагнетике и явления магнитострикции (См. Магнитострикция). С.-с. в. в ферромагнитном кристалле является также одним из механизмов релаксации, приводящим к конечной ширине резонансной линии в эффекте ферромагнитного резонанса (См. Ферромагнитный резонанс) (см. Релаксация магнитная).
Взаимодействие между спиновыми магнитными моментами электронов и ядер проявляется также в электронном парамагнитном резонансе (См. Электронный парамагнитный резонанс) (ЭПР) и ядерном магнитном резонансе (См. Ядерный магнитный резонанс) (ЯМР). Оно вызывает расщепление магнитных уровней энергии электрона во внешнем поле и обусловливает сверхтонкую структуру линий ЭПР. В металлах резонансная частота прецессии ядерных магнитных моментов при ЯМР сдвигается вследствие появления эффективного локального магнитного поля на ядре, созданного намагниченными внешним полем электронами проводимости (сдвиг Найта). С.-с. в. внутри систем электронов и ядер обусловливает в этих системах релаксационные процессы и даёт вклад в ширину резонансных линий ЭПР и ЯМР.
Лит.: Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теоретическая физика, 3 изд., т. 3, М., 1974; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Керрингтон А., Мак-Лечлан Э., Магнитный резонанс и его применение в химии, пер. с англ., М., 1970.
Л. Г. Асламазов.
spin-spin coupling, spin-spin interaction
spin-spin coupling, spin-spin interaction
Электрон-электронное С.-с. в. в свободных атомах и ионах приводит лишьк малому сдвигу энергетич. уровней, не вызывая их расщепления. В молекулах, <где центр. симметрия нарушена, такие расщепления возникают и дают вкладв мультиплетную тонкую структуру спектров (т. н. -уровни;см. Молекула). Аналогичный эффект возникает и при понижении симметрииво внутрикристаллическом поле твёрдого тела.
Электронно-ядерное С.-с. в. между орбитальными электронами атома (иона, <молекулы) и обладающим спином ядром атома приводит к сверхтонкой структуре спектров, <обусловленной зависимостью энергии атома от ориентации ядерного спина I в магн. поле, созданном суммарным спином электронов . (см. Сверхтонкоевзаимодействие). Аналогичная сверхтонкая структура наблюдается и вспектрах электронного парамагнитного резонанса, где она обусловленаС.-с. в. неспаренных электронов парамагн. центров (см.Парамагнетизм )как с их собств. ядрами, так и с ядрами ближайших соседей (суперсверхтонкаяструктура).
В электронных парамагнетиках С.-с. в. между парамагн. центрами в значит. <степени определяет форму и ширину линий ЭПР. В этом случае принято пониматьтермин «С.-с. в.» более широко: кроме магнитной (диполь-дипольной) энергиик нему относят и обменное взаимодействие, к-рое также зависит от взаимнойориентации спинов и формально рассматривается как «псевдодипольное».
С.-с. в. между ядрами атомов, входящих в кристаллич. решётку твёрдоготела, определяет форму линий ядерного магнитного резонанса и даётинформацию о структуре вещества и внутр. атомно-молекулярных движениях. <В жидкостях быстрое тепловое движение атомов и молекул приводит к тому, <что анизотропная часть ядерно-ядерного С.-с. в., усредняясь, уменьшаетсяпрактически до нуля. Это ведёт к резкому сужению линий и повышению разрешающейспособности ЯМР. Сходных результатов можно достигнуть и в твёрдых телахза счёт быстрого вращения образца либо с помощью спец. радиочастотных полей, <заставляющих ядерные спины быстро менять свою ориентацию. Косвенное ядерноеС.-с. в., обусловленное очень слабым взаимодействием ядерных спинов Ii и Ij через общую электронную систему молекулы, носитизотропный характер и поэтому не усредняется. Оно образует малые (~1 Гц)мультиплетные расщепления в спектрах ЯМР высокого разрешения. Эти расщепленияне зависят от величины внеш. магн. поля и могут быть использованы для классификациии структурного анализа сложных молекул и их фрагментов.
С.-с. в. играет важную роль в динамике многочастичных спиновых систем. <Оно приводит к взаимным переворотам взаимодействующих спинов (электронныхлибо ядерных), что обеспечивает процессы поперечной релаксации магнитной, <спиновой диффузии и ведёт к установлению спиновой температуры впарамагн. твёрдых телах. С.-с. в. между электронами парамагн. центров иокружающими ядрами определяет, кроме того, процессы магн. релаксации идинамич. поляризации ядер (см. Оверхаузера эффект).
В магнитоупорядоченных веществах (ферро- и антиферромагнетиках) С.-с. <в., наряду с внутрикристаллич. полем, даёт вклад в магнитную анизотропию, играетрешающую роль в образовании магнитной доменной структуры. Существуют такжесоединения (в основном с участием редкоземельных элементов), магн. упорядочениев к-рых вообще обусловлено не обменным, а дипольным С.-с. в. (дипольныемагнетик и).
Лит.: Альтшулер С. А., Козырев Б. М., Электронный парамагнитныйрезонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972; АбрагамА., Гольдман М., Ядерный магнетизм: порядок и беспорядок, пер. с англ.,т. 1-2, М., 1984; Л у н д и н А. Г., Ф е д и н Э. И., ЯМР-спектроскопия, <М., 1986. В. А. Ацаркин.
,
взаимод. спиновых магн, моментов электронов и (или) ядер. С.-с. в. электронов обусловливает вклад в энергию квантовой системы (атом, молекула, кристалл), к-рому отвечает составляющая гамильтониана, имеющая след. вид:
(суммирование производится по всем парам электронов i и j). В этом выражении i и j-> операторы спина электронов (круглые скобки означают скалярное произведение векторов), m В магнетон Бора и
С.-с. в. электронов и ядер приводит к расщеплению зеемановских уровней и соответствующих линий спектра ЭПР-т. наз. сверхтонкое взаимодействие. Выделяют два осн. слагаемых: диполь-дипольное С.-с. в. ядер и электронов и контактное взаимод. Ферми. Первое слагаемое аналогично по форме (1), но вместо одного из электронных спинов, напр. j, стоит спин ядра Ia, вместо rij > стоит расстояние
spin-spin coupling, spin-spin interaction
* * *
spin-spin interaction
interazione spin-spin