Pohybové zúžení - Motional narrowing

v fyzika a chemie, pohybové zúžení je jev, kdy jistý rezonanční frekvence má menší šířka čáry než by se dalo očekávat, kvůli pohybu v nehomogenním systému.^[1] Objev pohybového zúžení byl přičítán Nicolaas Bloembergen během své diplomové práce ve 40. letech^[2]

Příklad: NMR spektroskopie

Běžným příkladem je NMR.^[1] V tomto procesu jaderná rotace atomu začne rotovat, s frekvencí rotace úměrnou vnějšímu magnetickému poli, které atom zažívá. V nehomogenním médiu se však magnetické pole často liší od bodu k bodu (v závislosti například na magnetické susceptibilitě blízkých atomů), takže frekvence rotace jaderného spinu je na různých místech odlišná. Proto při detekci rezonanční frekvence rotace existuje a šířka čáry (tj. konečný rozsah různých frekvencí) v důsledku kolísání rezonanční frekvence z bodu do bodu. (Tomu se říká "nehomogenní rozšíření ".)

Pokud však atomy jsou rozptylující kolem systému zažijí někdy vyšší magnetické pole, než je průměr, a jindy nižší magnetické pole, než je průměr. Proto (v souladu s teorém centrálního limitu ), časově zprůměrováno magnetické pole, které má atom, má menší variace než okamžitý magnetické pole ano. V důsledku toho je při detekci rezonanční frekvence otáčení šířka čáry menší (užší), než by byla, kdyby atomy byly stacionární. Toto je efekt zúžení pohybu.

Příklad: Vibrační spektroskopie

Podobný jev se vyskytuje v mnoha jiných systémech. Dalším příkladem je vibrační režimy v kapalině. Každá molekula kapaliny má vibrační režimy a vibrační frekvence je ovlivněna polohami blízkých molekul. Pokud se však blízké molekuly přeorientují a pohybují dostatečně rychle, vibrace v podstatě nastanou na průměrné frekvenci, a proto budou mít menší šířku čáry. Například simulace naznačují, že šířka čáry roztažení vibrací OH v kapalná voda je o 30% menší, než by bylo bez tohoto efektu pohybového zúžení.^[3]

Reference