Elektrik alan gradyanı - Electric field gradient

Gelen atom , molekül ve katı hal fiziği , elektrik alan gradyanı ( EFG ) değişim oranını ölçen elektrik alanı , bir de atom çekirdeği tarafından üretilen elektronik yük dağılımı ve diğer çekirdeklerin. EFG , nükleer manyetik rezonans (NMR), mikrodalga spektroskopi , elektron gibi çeşitli spektroskopik yöntemlerle ölçülebilen bir etki oluşturmak için dört kutuplu çekirdeklerin ( spin kuantum sayısı yarıdan büyük olanlar) nükleer elektrik dört kutuplu momentiyle birleşir. paramanyetik rezonans (EPR, ESR), nükleer dört kutuplu rezonans (NQR), Mössbauer spektroskopisi veya karışık açısal korelasyon (PAC). EFG, yalnızca çekirdeği çevreleyen yükler kübik simetriyi ihlal ederse ve bu nedenle çekirdeğin konumunda homojen olmayan bir elektrik alanı oluşturuyorsa sıfır değildir .

EFG'ler, bir çekirdeğin hemen yakınındaki elektronik yoğunluğa karşı oldukça hassastır . Bunun nedeni, EFG operatörünün r −3 olarak ölçeklendirmesidir , burada r , bir çekirdekten uzaklıktır. Bu duyarlılık, ikame, zayıf etkileşimler ve yük transferinden kaynaklanan yük dağılımı üzerindeki etkileri incelemek için kullanılmıştır . Özellikle kristallerde , yerel yapı , EFG'nin kusurlar veya faz değişiklikleri gibi yerel değişikliklere duyarlılığı kullanılarak yukarıdaki yöntemlerle araştırılabilir . Kristaller EFG 10 mertebesinde olan 21 V / m 2 . Yoğunluk fonksiyonel teorisi , EFG'leri hesaplamak ve ölçümlerden kristallerde spesifik EFG'lerin daha derinlemesine anlaşılmasını sağlamak için nükleer spektroskopi yöntemleri için önemli bir araç haline gelmiştir .

Tanım

Elektronların ve çekirdeklerin belirli bir yük dağılımı, ρ ( r ), bir elektrostatik potansiyel V ( r ) üretir . Bu potansiyelin türevi, üretilen elektrik alanın negatifidir . Alanın ilk türevleri veya potansiyelin ikinci türevleri elektrik alan gradyanıdır. EFG'nin dokuz bileşeni, bir çekirdeğin konumunda değerlendirilen elektrostatik potansiyelin ikinci kısmi türevleri olarak tanımlanır:

Her çekirdek için, bileşenler V ij simetrik bir 3x3 matris olarak birleştirilir. Elektrostatik potansiyeli oluşturan yük dağılımının çekirdeğin dışında olduğu varsayımına göre, matris izsizdir , çünkü bu durumda Laplace denklemi , ∇ 2 V ( r ) = 0 geçerlidir. Bu varsayımı gevşeterek, simetriyi ve izsiz karakterini koruyan EFG tensörünün daha genel bir formu

burada ∇ 2 V ( r ) belirli bir çekirdekte değerlendirilir.

Olarak V (ve φ ) simetriktir bu edilebilir köşegenlenmiş . Temel tensör bileşenleri, azalan modül sırasına göre genellikle V zz , V yy ve V xx olarak gösterilir . İzsiz karakter verildiğinde, temel bileşenlerden yalnızca ikisi bağımsızdır. Tipik olarak bunlar, V zz ve asimetri parametresi , η ile tanımlanır.

ile ve böylece .

Elektrik alan gradyanı ve asimetri parametresi, gösterildiği gibi büyük elektrik sistemleri için sayısal olarak değerlendirilebilir.

Referanslar