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RMN page 1 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Résonance Magnétique Nucléaire pour mesurer des susceptibilités de.

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1 RMN page 1 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Résonance Magnétique Nucléaire pour mesurer des susceptibilités de spin

2 RMN page 2 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Lauterbur & Mansfeld, Nobel Medecine 2003 Bloch & Purcell, Nobel Physique 1952 Ernst, Nobel Chimie 1991 Wuthrich, Nobel Chimie 2002 Zeeman, Nobel Physique 1902 Rabi, Nobel Physique 1944 Les Nobels autour de la RMN

3 RMN page 3 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Le premier signal de RMN dans un liquide et un solide

4 RMN page 4 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) LIRM

5 RMN page 5 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff)

6 RMN page 6 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) La RMN pour la chimie 14 Tesla 23 Tesla

7 RMN page 7 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Méthode de mesure de la RMN

8 RMN page 8 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Comment mesure-t-on la RMN ? Champ statique H 0 Champ Alternatif H 1

9 RMN page 9 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Un labo RMN aimant H0H0 H0H0 spectrometre Champ magnétique : très homogène (10-5 à 10-8), et si possible élevé (typique : 7 à 20 Tesla) spectromètre : dans les radiofréquences (typique : 10 à 500 MHz)

10 RMN page 10 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Impulsion radiofréquence de qq sec et kW H0H0 M H0H0

11 RMN page 11 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) H0H0 U t

12 RMN page 12 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) t Nb of nuclei frequency or local field une impulsion permet dirradier plusieurs fréquences à la fois. La transformée de Fourier donne la réponse à ces fréquences. Linterêt des impulsions =1/T

13 RMN page 13 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Mesure de la susceptibilité uniforme par RMN

14 RMN page 14 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) facteur gyromagnétique qui dépend du noyau shift orbital ou chimique shift de spin Nb de noyaux référence 0 = H 0

15 RMN page 15 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) D û au moment orbital des électrons des couches pleines des électrons de valence non appariés En général : indépendant de la température tenseur qui dépend de lorientation donne des informations sur la nature des orbitales proportionnel à la susceptibilité orbitale Shift orbital

16 RMN page 16 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) gasoline Shift orbital utilisation en chimie pour caractériser les orbitales Shift orbital

17 RMN page 17 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) gasoline Shift orbital utilisation en chimie pour caractériser les orbitales

18 RMN page 18 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Shift de spin Pourquoi mesurer K spin et pas directement spin des électrons par mesure daimantation standard (SQUID) ? intrinsèque, non affecté par les impuretés permet de distinguer différents spin à différents sites cristallographiques pas une somme mais un histogramme : permet de mesurer des variations locales de spin Prix à payer : en général, pas de valeur absolue pas aussi facile et rapide quun SQUID

19 RMN page 19 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Alloul et al., PRL (1989) Cuprate supraconducteur YBa 2 Cu 3 O 6+x K spin mesure K K T K proportionnel à

20 RMN page 20 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Shimizu et al., PRB (1995) une chaine de spin 1 YBa 2 NiO 5 K spin mesure K K

21 RMN page 21 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) cobaltate Na x CoO 2 K spin mesure intrinsèque Lang et al., PRB 09 si K spin différent de macro, cest en général Kspin quil faut croire K

22 RMN page 22 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Mendels et al., PRL (2000) système géométriquement frustré (Volborthite) impuretés paramagnétiques comportement intrinsèque K spin mesure intrinsèque K si K spin différent de macro, cest en général Kspin quil faut croire

23 RMN page 23 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Trokiner et al., PRB (1991) differentes susceptibilités donc différentes dopages selon le plan Bi2212 K spin mesure sur différents sites RMN de loxygène

24 RMN page 24 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Takigawa et al., PRB (1991) Bobroff et al., PRL (1997) Alloul et al., PRL (1989) YBa 2 Cu 3 O 6+x O Cu Y une seule bande dans les plans CuO2 K spin mesure sur différents sites

25 RMN page 25 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) cobaltates Na 0.7 CoO 2 Mukhamedchine et al., PRL (2006) 3 Co differents portant des charges différentes K spin mesure sur différents sites

26 RMN page 26 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Ni Ni Ni Ni Ni Ni Ni Zn Ni Ni Ni Ni Ni Effets dimpuretés : chaine YBa 2 NiO 5 de spin 1 avec des impuretés Zn en site Ni K spin mesure un histogramme des : accès aux variations locales de Tedoldi et al., PRL 99; Das et al.PRB 04

27 RMN page 27 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) Nb of nuclei champ local Zn Ni

28 RMN page 28 - Cours de M2 CFP - Propriétés Electroniques des Solides (Julien Bobroff) dopage J Bobroff et al., PRL 02 Bi2212 YBaCuO 6.6 Cren et al., PRL 2000 Pan et al., Nature 2001 McElroy et al. Science 2005 intensité STM RMN K spin mesure un histogramme des : accès aux inhomogénéités inhomogène homogène exemple ; cuprate Bi2212


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