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Disertación de Maestría
DOI
10.11606/D.76.2009.tde-05112009-152138
Documento
Autor
Nombre completo
Rodrigo de Oliveira Silva
Dirección Electrónica
Instituto/Escuela/Facultad
Área de Conocimiento
Fecha de Defensa
Publicación
São Carlos, 2009
Director
Tribunal
Bonagamba, Tito Jose (Presidente)
Freitas, Jair Carlos Checon de
Oliveira Junior, Ivan dos Santos
Título en portugués
Estudo do composto intermetálico GdAl2 via ressonância magnética nuclear em campo magnético externo nulo
Palabras clave en portugués
GdAl2
Múltiplos Ecos
Oscilação quadrupolar
RMN em campo zero
Resumen en portugués
Recentemente, o Laboratório de Espectroscopia de Alta Resolução por RMN (LEAR), do Instituto de Física de São Carlos - USP, decidiu iniciar pesquisa na área de materiais magnéticos sem a aplicação de campo magnético externo. Por esta razão, montou-se um espectrômetro de RMN em campo zero (RMNz), tendo como componente principal um console de banda larga (1-600 MHz) da empresa TECMAG, adquirido com o apoio da FAPESP. Para o início das atividades de pesquisa nesta nova área de atuação, optou-se por estudar uma amostra modelo já bastante estudada, o composto intermetálico policristalino GdAl2. Apesar desta amostra já ter sido muito estudada nos últimos 60 anos, surpreendentemente resultados inéditos foram obtidos para este material. Neste estudo, adquiriu-se sinais de RMN com a utilização da técnica de spin-eco, empregando-se dois pulsos de rf separados por um período de tempo denominado tempo ao eco. Esta técnica foi empregada de duas formas básicas distintas. A primeira, devido ao fato das larguras dos espectros nestes estudos serem sempre muito largas (dezenas de MHz), não é possível excitar toda banda espectral com apenas uma excitação de radiofrequência (rf), sendo necessário se fazer a varredura das frequências de excitação e respectivas observações dos sinais, e, posteriormente, para obtenção do espectro como um todo, reunir todos esses resultados em apenas um gráfico das amplitudes dos sinais adquiridos versus as frequências utilizadas. A segunda forma envolveu a aquisição do sinal de RMN fixando-se a frequência e variando-se o tempo ao eco, obtendo-se as denominadas oscilações quadrupolares. Entre os resultados mais importantes, destacam-se a aquisição de espectros de 27Al com alta resolução, onde se pode observar, diretamente a partir dos espectros, o acoplamento quadrupolar deste núcleo com o gradiente de campo elétrico produzido pela distribuição de cargas elétricas locais. Além disso, variaram-se parâmetros experimentais tais como separação e largura de pulsos em experimentos de spin-eco e se analisou como estes parâmetros influenciam os sinais adquiridos. Pôde-se constatar também que os experimentos de oscilação quadrupolar corroboram os experimentos realizados em função da frequência, fornecendo os mesmos valores de acoplamento quadrupolar. Com a variação da largura e separação dos pulsos de rf usados nos experimentos de spin-eco, se observou o aparecimento dos múltiplos ecos para o núcleo de 27Al (spin 5/2), já previstos pela teoria. Os mesmos experimentos foram realizados para os núcleos de 155Gd e 157Gd (ambos spin 3/2). Neste caso, também se mediu os valores dos acoplamentos quadrupolares diretamente a partir dos espectros, mas não foi possível medi-los a partir da observação das oscilações quadrupolares. Variando-se a temperatura, observou-se também que o comportamento da magnetização segue a lei de Curie-Weiss, através do deslocamento das linhas observadas.
Título en inglés
Zero-field NMR study of intermetallic compound GdAl2
Palabras clave en inglés
GdAl2
multiple echoes
quadrupolar oscillation
zero field NMR
Resumen en inglés
Recently, the Laboratory of High Resolution Spectroscopy for NMR (LEAR), of the Institute of Physics of São Carlos - USP, decided to initiate a research on the area of magnetic materials without the application of external magnetic field. For this reason, a spectrometer of NMR in zero field was assembled (NMRz), having as main component a broad band equipment (1-600 MHz) from a company named TECMAG, acquired with the support of FAPESP. For the beginning of the activities of research in this new area, it was opted to study a sample model already sufficiently studied, the polycrystalline intermetallic compound GdAl2. Although this sample is known to have already been much studied in the last 60 years, surprisingly unpublished results were obtained for this material. In this work, one acquired signals of NMR with the use of the spin-echo technique, using two rf pulses separated by a period of time called time to echo. This technique was employed using two distinct basic forms. The first one, due to the fact that the widths of the spectres in these studies are always very wide (tens of MHz), it is not possible to excite all spectral band with only one radiofrequency (rf) pulse, being required to first do a sweeping of frequencies of excitation and respective observation signals, and, after that, in order to get the spectrum as a whole, to collect all these results in only one graph of the amplitude of the signals acquired versus the used frequencies. The second form involved the acquisition of the NMR signal fixing one frequency and varying the time to echo, getting the called quadrupole oscillations. Amongst the most important results, are the acquisition of spectra of 27Al with high resolution, which is observed, directly from the spectra, the quadrupole coupling of this nucleus with the gradient of electric field produced by the local electric charges distribution. Moreover, experimental parameters were varied, such as separation and width of pulses in spin-echo experiments and it was analyzed as how these parameters influence the acquired signals. It was seen that the experiments of quadrupole oscillation corroborate the experiments carried in function of the frequency, resulting the same values of quadrupole coupling. With the variation of the width and separation of the used pulses of rf in the spin-echo experiments, it was observed the appearance of the multiple echoes for the nucleus of 27Al (spin 5/2), already provided for theory. The same experiments had been carried out for the nuclei of 155Gd and 157Gd (both spin 3/2). In this case that, also it was measured the quadrupole couplings values directly from spectra, but could not measure them from the quadrupole oscillations. Varying the temperature, it was also observed that the behavior of the magnetization follows the law of Curie-Weiss, through the displacement of the observed lines.
 
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Fecha de Publicación
2009-11-11
 
ADVERTENCIA: El material descrito abajo se refiere a los trabajos derivados de esta tesis o disertación. El contenido de estos documentos es responsabilidad del autor de la tesis o disertación.
  • TOZONI, J.R., et al. Multi-quantum echoes in GdAl2 zero-field high-resolution NMR [doi:10.1016/j.jmr.2011.07.003]. Journal of Magnetic Resonance [online], 2011, vol. 212, n. 2, p. 265-273.
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