Untersuchungen der Elektronenspinrelaxation und Hyperfeinstruktur freier Radikale in Lösung mit Hilfe der dynamischen Kernpolarisation

Abstract

Mit Hilfe einer Doppelresonanztechnik lassen sich durch Beobachtung von magnetischen Protonenresonanzen über den Overhauser-Effekt Aussagen über Elektronenspinresonanzspektren freier Radikale in Lösung gewinnen. Im theoretischen Teil wird die Abhängigkeit des meßbaren Vergrößerungsfaktors der Protonenpolarisation von den physikalischen Eigenschaften der Elektronenspinresonanz untersucht. Die abgeleiteten Beziehungen schließen Einzellinien, separierte Hfs-Spektren und inhomogen verbreitete Linien aller Art ein, sie sind anwendbar auf starke und schwache Magnetfelder. Insbesondere werden Möglichkeiten zur Messung von Hyperfeinstrukturen, zur Bestimmung der elektronischen Relaxationszeiten und zu weiteren Aussagen über die Elektronenspinrelaxation aufgezeigt. Die Experimente beschäftigten sich mit der Ausmessung von Hyperfeinstrukturen und mit der Relaxation. Die Hyperfeinstrukturen von K2(SO3)2NO, DPPH, (NO2C6H5)2NO und (CH3O — C6H5)2NO im schwachen Magnetfeld werden mittels der Breit—Rabi-Formel interpretiert und die Kopplungskonstanten angegeben. Messungen der Linienbreite und von T1 gestatten Aussagen über die Relaxationsmechanismen einer Reihe aromatischer Radikale in zwei verschiedenen Lösungsmitteln. Für schwache Radikalkonzentrationen wird ein Spin-Gitter-Relaxationsmechanismus diskutiert. Die aus den dipolaren Wechselwirkungsanteilen abgeleiteten Korrelationszeiten werden mit Untersuchungen der Kernrelaxation in den gleichen Proben verglichen. Eine Interpretation der Ergebnisse durch Austauschwechselwirkungen bestätigte für starke Konzentrationen im wesentlichen die Theorie von Kivelson.