АКУСТИ́ЧЕСКИЙ Я́ДЕРНЫЙ МАГНИ́ТНЫЙ РЕЗОНА́НС

АКУСТИ́ЧЕСКИЙ Я́ДЕРНЫЙ МАГ­НИ́Т­НЫЙ РЕЗОНА́НС (АЯМР), ре­зо­нанс­ное по­гло­ще­ние энер­гии аку­стич. волн сис­те­мой ядер­ных спи­нов твёр­до­го те­ла, воз­ни­каю­щее при ра­вен­ст­ве энер­гии кван­та уп­ру­гих ко­ле­ба­ний (фо­но­на) раз­но­сти энер­гий уров­ней ядер­ных спи­нов во внеш­нем маг­нит­ном по­ле или внут­ри­кри­стал­лич. по­ле. Это яв­ле­ние ана­ло­гич­но ядер­но­му маг­нит­но­му ре­зо­нан­су (ЯМР). Впер­вые тео­ре­ти­че­ски рас­смот­ре­но рос. фи­зи­ком С. А. Альт­шу­ле­ром (1952) и об­на­ру­же­но У. Прок­то­ром и У. Тан­ти­лой в США (1955).

Из­вест­но неск. ме­ха­низ­мов, от­вет­ст­вен­ных за ядер­ное спин-фо­нон­ное взаи­мо­дей­ст­вие: мо­ду­ля­ция аку­стич. вол­ной элек­три­че­ско­го или маг­нит­но­го внут­ри­кри­стал­лич. по­ля, мо­ду­ля­ция взаи­мо­дей­ст­вий ме­ж­ду ядер­ны­ми спи­на­ми и мо­ду­ля­ция элек­трон­но-ядер­ных взаи­мо­дей­ст­вий. Рас­про­стра­не­ние аку­стич. вол­ны в про­во­дя­щей сре­де, со­дер­жа­щей сво­бод­ные элек­тро­ны, при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию пе­ре­мен­но­го маг­нит­но­го по­ля, воз­дей­ст­вую­ще­го на ядер­ные спи­ны.

Изу­че­ние АЯМР про­во­дит­ся на час­то­тах 1–500 МГц пу­тём не­по­сред­ст­вен­но­го из­ме­ре­ния до­пол­нит. по­гло­ще­ния ульт­ра­зву­ка в об­раз­це при ре­зо­нан­се ли­бо с ис­поль­зо­ва­ни­ем аку­стич. на­сы­ще­ния ядер­ных спи­но­вых уров­ней. Ре­зо­нанс­ные аку­стич. ко­ле­ба­ния воз­бу­ж­да­ют пе­ре­хо­ды ме­ж­ду спи­но­вы­ми уров­ня­ми, а воз­ни­каю­щее при этом из­ме­не­ние на­се­лён­но­стей уров­ней из­ме­ря­ет­ся по ин­тен­сив­но­сти сиг­на­ла ЯМР.

Ме­тод АЯМР об­ла­да­ет ря­дом до­пол­нит. воз­мож­но­стей по срав­не­нию с ЯМР. Наи­бо­лее под­роб­но ме­то­дом АЯМР изу­че­ны ме­ха­низ­мы спин-фо­нон­но­го взаи­мо­дей­ст­вия в разл. ди­элек­три­ках, что по­зво­ли­ло усо­вер­шен­ст­во­вать тео­рию внут­ри­кри­стал­лич. по­лей и оп­ре­де­лить ряд па­ра­мет­ров кри­стал­лич. ре­шёт­ки: уг­ло­вые ха­рак­те­ри­сти­ки хи­мич. свя­зей, гра­ди­ен­ты элек­трич. по­лей на яд­рах. Ис­поль­зо­ва­ние двой­ных маг­нит­но-аку­стич. ре­зо­нан­сов по­зво­ли­ло об­на­ру­жить ряд но­вых эф­фек­тов: ди­на­мич. по­ля­риза­цию атом­ных ядер ульт­ра­зву­ком, аку­стич. мно­го­кван­то­вые пе­ре­хо­ды.

Ме­то­дом АЯМР ис­сле­до­ва­ны мо­но­кри­стал­лы ря­да ме­тал­лов, спла­вов и низ­ко­ом­ных по­лу­про­вод­ни­ков. По­доб­ные ис­сле­до­ва­ния с по­мо­щью ЯМР ог­ра­ни­чива­ют­ся глу­би­ной про­ник­но­ве­ния элек­тро­маг­нит­но­го по­ля в про­вод­ник (глу­би­на скин-слоя), в то вре­мя как ис­поль­зо­ва­ние АЯМР да­ёт воз­мож­ность изу­чать об­раз­цы боль­ших объ­ё­мов. Раз­ра­бо­тан спо­соб оцен­ки мик­ро­ско­пич. де­фек­тов кри­стал­лов на ос­но­ве изу­че­ния спин-фо­нон­ных взаи­мо­дей­ст­вий и срав­не­ния ши­ри­ны ли­ний АЯМР и ЯМР.

Очень боль­шое ре­зо­нанс­ное по­гло­ще­ние аку­стич. энер­гии на спи­нах маг­ни­то­ак­тив­ных ядер в маг­не­ти­ках по­зво­ли­ло ис­сле­до­вать ряд не­ли­ней­ных ре­зо­нанс­ных аку­стич. эф­фек­тов: аку­стич. ядер­ное спи­но­вое эхо, са­мо­фо­ку­си­ров­ку и са­мо­сжа­тие (об­ра­зо­ва­ние со­ли­то­нов) аку­стич. им­пуль­сов, рас­про­стра­няю­щих­ся в сре­де в ус­ло­ви­ях ЯМР, вра­ще­ние плос­ко­сти по­ля­ри­за­ции аку­стич. вол­ны.