Chemically Induced Dynamic Nuclear and Electron Polarizations CIDNP and CIDEP pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:C. Richard

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1974-6-28

价格:USD 36.00

装帧:

isbn号码:9783540066187

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 核磁共振
• 电子自旋
• CIDNP
• CIDEP
• 动态极化
• 反应动力学
• 自由基
• 分子物理
• 光谱学

动态核与电子极化：超越 CIDNP 与 CIDEP 范畴的磁共振新视野 本书简介 本书旨在深入探讨动态核与电子极化现象在现代磁共振（NMR 和 ESR）领域中的前沿应用与理论基础，但将焦点完全置于那些尚未被“化学诱导动态核与电子极化 (CIDNP/CIDEP)”现有框架充分覆盖或需要采用全新视角理解的领域。我们力求构建一个广阔的理论框架，涵盖一系列由外部物理、化学或生物过程驱动的动态极化机制，这些机制在传统 CIDNP/CIDEP 理论的适用范围之外，展现出独特的物理化学洞察力。 本书的结构设计旨在引导读者从基础的自旋动力学原理出发，逐步深入到复杂的体系相互作用和非平衡态稳态的建立。我们聚焦于那些不依赖于化学反应自由基对生成或直接电子跃迁诱导的极化过程，转而关注更宏观或更精细尺度的物理调控。 --- 第一部分：基础与拓展：超越反应中间体 第一章：非反应性体系中的动态极化 本章将探讨在惰性或稳定分子体系中诱导出净磁化率的技术基础。重点分析在无化学反应自由基生成的情况下，如何通过外部物理场（如快速或慢速的场变化、梯度场的瞬态效应）来瞬态地打破核或电子自旋系统的热平衡态。我们将详细阐述动态核极化 (DNP) 的新范式，特别是那些基于固体效应或电子-核超精细耦合的非化学诱导机制。这包括对超导磁体技术进步带来的新型 DNP 实验的探讨，例如在低温或高压环境下观察到的非标准弛豫行为导致的极化增强。 第二章：结构依赖性极化与空间异质性 传统 CIDNP 强调反应活性位点的局部电子环境。本章将视角转向结构对极化效率的宏观影响。我们关注在高度有序的介质（如液晶、有序聚合物或受限孔隙材料）中，由于分子运动的各向异性或空间取向排列导致的动态磁化率变化。这涉及到对各向异性弛豫机制的深入分析，以及如何利用这些结构信息来“编码”极化信息。探讨如何通过精确控制样本的几何结构，而非化学反应，来实现定向的核磁信号增强。 第三章：光驱动的非反应性自旋极化 虽然 CIDNP 通常涉及光敏自由基生成，本章将专门讨论光子直接对稳定分子或材料施加影响的机制，从而导致自旋极化。这包括对光致磁化率变化的理论建模，例如在半导体或分子晶体中，光激发载流子寿命较长，其集体运动和退耦过程产生的长寿命电子极化如何耦合到晶格核自旋上。重点关注光照对材料能带结构的影响如何间接改变了电子自旋的弛豫路径，从而在没有自由基的情况下实现核极化。 --- 第二部分：机制的深入剖析与数学建模 第四章：受激退耦与选择性弛豫 (SER) 本章详细阐述受激退耦 (STIR) 方案在极化增强中的作用，但这并非简单的脉冲序列应用，而是作为一种机制来解析和分离不同弛豫路径。我们将建立严格的量子主方程 (Master Equation) 模型，专门用于描述在非均匀磁场梯度下，如何通过精确的脉冲序列设计，实现对特定弛豫时间（如 $T_1$ 或 $T_2$）的选择性抑制或增强，从而动态地积累非热力学平衡的核磁化率。 第五章：电子自旋热平衡的宏观耦合 本章研究长寿命电子极化在弛豫链中的作用，特别是在金属有机框架 (MOFs) 或纳米材料体系中。我们假设电子自旋处于一个准稳态（非热力学平衡，但寿命远超核自旋弛豫时间），探讨电子-核超精细耦合如何作为一个高效的能量和自旋传递通道，将长寿命的电子极化“灌注”到核自旋体系中。这里的关键在于计算电子系统的非线性弛豫边界条件，而非其生成过程。 第六章：温度与压力驱动的动态极化效应 探讨在极端温度和压力条件下，分子碰撞频率、振动能级分布以及电子轨道结构的变化如何系统性地改变了磁化率的动态响应。本书将引入热力学不可逆性的概念来描述这种驱动，并建立适用于高温高压 NMR 实验中观察到的非线性信号增强或抑制的理论模型。这与标准 CIDNP 模型的温度依赖性截然不同，因为它依赖于分子间势能面的拓扑变化。 --- 第三部分：应用拓展与新兴领域 第七章：生物体系中的结构探针：非化学诱导磁化率成像 本章将磁共振极化技术应用于结构生物学，但侧重于利用外部物理刺激（如声波或电场）来诱导生物大分子（如蛋白质或脂质双层）的局部动态极化。我们将讨论如何设计脉冲序列，使得极化信号能够精确映射出结构域的微小运动或膜的张力变化，而非依赖于化学反应标记物。这为理解生物过程中的机械敏感性提供了新的磁共振工具。 第八章：量子信息存储中的动态极化增强 本书的最终部分将探讨动态极化原理在基于自旋的量子计算中的潜在应用。重点放在如何利用高能电子系统或受限环境中的核自旋，通过精确控制的微波或射频脉冲序列，实现信息编码和读出。我们讨论的极化是作为量子比特状态初始化和保护的手段，其理论基础是高维希尔伯特空间中的自旋态操控，而非化学自由基动力学。 第九章：先进弛豫模型与信号反演 总结全书，提出一套超越 Bloch 方程的通用动态磁化率方程，该方程能够容纳前述所有非化学诱导的动态极化机制。本章将侧重于如何利用先进的信号处理和反演算法，从复杂的、多重机制耦合的动态极化信号中，分离并量化出各个物理过程的贡献，从而为理解和设计下一代高灵敏度磁共振技术奠定理论基石。 --- 本书目标读者： 本书适合于对磁共振物理、计算化学、固体物理以及生物物理学有深入了解的研究人员、博士后和高年级研究生。它为那些希望拓宽对自旋动力学理解，并探索超越传统 CIDNP/CIDEP 框架下磁共振新前沿的学者提供了必要的理论深度和实验指导。

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