Температурная зависимость времени спин-решеточной релаксации протонов в H2La2Ti3O10

Объект исследования
Слоистые перовскитоподобные структуры с одной стороны являются трехмерными упорядоченными объектами, а с другой- наноструктурами.

Для слоистых перовскитоподобных структур характерно:
Высокая подвижность катионов в межслоевом пространстве
Возможность встраивания в межслоевое пространство различных атомов и молекул, как, например, H2O
В данной работе исследовался перовскит H2La2Ti3O10 , в межслоевом пространстве которого находится водород.
H2La2Ti3O10

Целью данной работы является исследование подвижности водорода в H2La2Ti3O10
Информацию о подвижности водорода можно получить из метода Ядерного Магнитного Резонанса (ЯМР), а именно из анализа температурной зависимости времени спин-решеточной релаксации (T1) протонов (1H).

Время спин-решеточной релаксации
Время T1, за которое устанавливается равновесное значение продольной компоненты макроскопической намагниченности, называют временем спин-решеточной релаксации.
Оно характеризует систему и дает информацию о подвижности 1H.

Порядок обработки данных
Измерения времени спин-решеточной релаксации ядер 1H были выполнены в РЦ СПбГУ «Центр диагностики функциональных материалов для медицины, фармакологии и наноэлектроники» на ЯМР-спектрометре Bruker AVANCE IIITM 400 МГц, в температурном диапазоне 130 - 293 K.

Исходные данные: зависимости величины компоненты макроскопической намагниченности от времени.
Поскольку необходима качественная аппроксимация, перейдем в полулогарифмический масштаб.

На графике нанесены линии, которые дают понять, что, т.к. все точки графика располагаются вблизи двух прямых, стоит производить аппроксимацию двумя экспонентами.
После аппроксимации двумя экспонентами по формуле:

Из анализа полученной температурной зависимости можно получить параметры, характеризующие подвижность водорода:
энергию активации (величину потенциального барьера, который нужно преодолеть частице при движении в периодическом потенциале)
частоту корреляции (частота перескоков частиц)

В программном пакете Origin выполнена обработка полученных в РЦ СПбГУ данных для восстановления сигнала продольной намагниченности ядер 1H в H2La2Ti3O10 .
Получено, что в исследуемом температурном диапазоне 130 - 293 K система характеризуется двумя временами T1, различающимися на порядок.
В следующем семестре планируется выполнить обработку температурной зависимости и определить параметры подвижности водорода в исследуемой системе, а также провести обработку спектров ЯМР
Заключение