En física y química , el estrechamiento de movimiento es un fenómeno en el que una determinada frecuencia de resonancia tiene un ancho de línea menor de lo que cabría esperar, debido al movimiento en un sistema no homogéneo. [1] El descubrimiento del estrechamiento del movimiento se ha atribuido a Nicolaas Bloembergen durante su trabajo de tesis en la década de 1940 [2]
Ejemplo: espectroscopia de RMN
Un ejemplo común es la RMN . [1] En este proceso, el espín nuclear de un átomo comienza a girar, con la frecuencia de rotación proporcional al campo magnético externo que experimenta el átomo. Sin embargo, en un medio no homogéneo, el campo magnético a menudo varía de un punto a otro (dependiendo, por ejemplo, de la susceptibilidad magnética de los átomos cercanos), por lo que la frecuencia de rotación del espín nuclear es diferente en diferentes lugares. Por lo tanto, cuando se detecta la frecuencia de rotación resonante, existe un ancho de línea (es decir, un rango finito de diferentes frecuencias) debido a la variación en esa frecuencia resonante de un punto a otro. (Esto se denomina " ensanchamiento no homogéneo ").
Sin embargo, si los átomos se difunden alrededor del sistema, experimentarán un campo magnético más alto que el promedio a veces, y un campo magnético más bajo que el promedio otras veces. Por lo tanto, (de acuerdo con el teorema del límite central ), el campo magnético promediado en el tiempo experimentado por un átomo tiene menos variación que el campo magnético instantáneo . Como consecuencia, al detectar la frecuencia de rotación resonante, el ancho de línea es más pequeño (más estrecho) de lo que sería si los átomos estuvieran estacionarios. Este es el efecto de reducción de movimiento.
Ejemplo: espectroscopia vibratoria
Un fenómeno similar ocurre en muchos otros sistemas. Otro ejemplo son los modos vibracionales en un líquido. Cada molécula del líquido tiene modos vibratorios y la frecuencia vibratoria está influenciada por las posiciones de las moléculas cercanas. Sin embargo, si las moléculas cercanas se reorientan y se mueven lo suficientemente rápido, la vibración se producirá esencialmente a una frecuencia promedio y, por lo tanto, tendrá un ancho de línea más pequeño. Por ejemplo, las simulaciones sugieren que el ancho de la línea de vibración del estiramiento OH en agua líquida es un 30% más pequeño de lo que sería sin este efecto de estrechamiento del movimiento. [3]
Referencias
- ^ a b Estado sólido: métodos nucleares de JN Mundy, sección 6.2.1.1, página 441.
- ^ Eli Yablonovitch (2017). "Obituario: Nicolaas Bloembergen (1920-2017)" . Naturaleza . 550 (7677): 458. Bibcode : 2017Natur.550..458Y . doi : 10.1038 / 550458a . PMID 29072260 .
- ^ "Los efectos de los aniones de haluro disuelto en los enlaces de hidrógeno en agua líquida", JD Smith et al., Doi : 10.1021 / ja071933z