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CsH2PO4 단결정 내의 31P 원자핵에 대한 핵 자기 공명 연구

한국자기학회지, Volume 28, Number 4, 31 Aug 2018, Pages 145-151
염태호 * (청주대학교 공과대학 레이저광정보공학과)
Abstract
프리에 변환 핵 자기 공명(nuclear magnetic resonance) 분광기를 사용하여 260 K~420 K 온도 범위 내에서 CsH2PO4 단결정 내의 31P 원자핵에 대한 핵 자기 공명 실험을 하였다. 31P 원자핵의 화학 이동량은 온도가 증가함에 따라서 약간 감소하였고, 공명 흡수선의 선폭은 온도가 증가함에 따라서 증가하다가 320 K을 최고로 하여 다시 감소하였다. 이에 비해 31P 원자핵의 스핀-격자 완화 시간 T1은 온도가 증가함에 따라서 감소하다가 340 K에서 최소값을 갖고 340 K 이상의 온도에서는 다시 증가하였다. 31P 원자핵의 스핀-격자 완화 시간 T1은 CsH2PO4 단결정 내의 서로 다른 원자핵 간의 상호작용인 H-P의 쌍극자 상호작용과 PO4 사면체의 회전 운동에 의하여 결정 된다고 생각된다. 31P 원자핵의 활성화 에너지는 340 K 이하의 온도에서 Ea = 8.12 J/mol이고, 340 K 이상의 온도에서는 Ea = 16.79 J/mol을 각각 얻었다.

Nuclear magnetic resonance of 31P nuclei in CsH2PO4 single crystal has been investigated using by FT-NMR spectrometer in the temperature range 260 K~420 K. From the analysis of NMR spectra of 31P nuclei in CsH2PO4 single crystal, line width, relaxation time, correlation time were obtained. Chemical shift of 31P nucleus NMR spectra obtained decreases with increasing temperature. The line width (full width half maximum: FWHM) of 31P nucleus increases below 320 K and decreases above 320 K. The spin-lattice relaxation time T1 of 31P nuclei linearly decreases below 340 K and linearly increases above 340 K as temperature increases. The mechanism of T1 for 31P may originate from the orientation of PO4 tetrahedron as well as dipole-dipole interaction between H-P heteronuclear interactions. The activation energies of 31P nucleus obtained in CsH2PO4 crystal below and above 340 K are Ea= 8.12 J/mol and Ea = 16.79 J/mol, respectively.
 
Keywords: CsH2PO4 단결정; 핵 자기 공명; 31P 원자핵; 활성화 에너지; 스핀-격자 완화시간; CsH2PO4 crystal; nuclear magnetic resonance; 31P nucleus; activation energy; spin-lattice relaxation time
DOI: https://doi.org/10.4283/JKMS.2018.28.4.145