Evidencia experimental de múltiples cuasi-invariantes de movimiento en sistemas de espines de protones de una mol´ecula de cristal líquido por espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear

C.J. BONIN; C. E. GONZÁLEZ; H.H. SEGNORILE; R.C. ZAMAR

Bariloche

Congreso; 98 Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2013

Asociación Física Argentina

En un sistema cuántico cerrado de N espines acoplados (con número cuántico magnético I), hay del orden de (2I + 1)N constantes de movimiento [1] (o integrales de movimiento): por ejemplo los proyectores generados con los autovectores del Hamiltoniano para el caso de autovalores no degenerados. Para una escala de tiempo intermedia [2-4] entre los procesos de las coherencias y los de relajación, ciertas magnitudes se comportan prácticamente como constantes de movimiento, constituyéndose como cuasi-invariantes de la dinámica del sistema de espines. Sin embargo, la posibilidad de observar estos estados para un sistema de espines en un sólido es difícil de anticipar. El propósito de este trabajo es mostrar evidencia experimental de la observación de estados cuasi-invariantes adicionales a los ya conocidos [5-9] (Zeeman, dipolares fuerte y débil) para un sistema reducido correspondiente a los espines de protones de una molécula de cristal líquido cianobifenil (5CB, 6CB y 8CB) y MBBA. También se observan otras muestras sólidas como adamantano en polvo, sulfato de calcio dihidratado (gypsum), los cuales representan sistemas de espines de naturaleza muy diferente. Los estados cuasi-invariantes son preparados y observados usando la secuencia de pulsos de Resonancia Magnética Nuclear de Jeener-Broekaert [10]. Mediante un procedimiento que hemos diseñado en este trabajo [11], usando las señales experimentales en el dominio temporal, pudimos mostrar la existencia de nuevos estados cuasi-invariantes (o cuasi-integrales de movimiento) además de los ya conocidos en sistemas reducidos de pocos espines como los cristales líquidos [5-9]. Estos nuevos cuasi-invariantes son estados tardíos, que necesitan tiempos de preparación más largos, y en consecuencia les corresponde un mayor grado de correlación entre espines. Además estos estados tardíos tienen tiempos de relajación espin-red menores que aquellos preparados a tiempos más cortos. Como resultado, utilizando nuestro procedimiento observamos que el sistema de protones de adamantano en polvo presenta solo un estado cuasi-invariante, mientras que en gypsum se observan hasta dos estados cuasi-invariantes. En contraste, en los cristales líquidos nCB (n=5,6,8) y MBBA se pudieron detectar tres estados cuasi-invariantes, y un claro comportamiento tipo eco de espín a tiempos muy largos, sugiriendo la observabilidad de múltiples estados de cuasi-equilibrio en cristales líquidos. [1] J.D. Walls, and Y. Lin, Solid State Nucl. Magn. Reson. 29, 22 (2006). [2] C. E. González, H. H.Segnorile, and R. C. Zamar. Phys. Rev. E 83, 011705(2011). [3] H.H. Segnorile, and R.C. Zamar. J. Chem. Phys. 135, 244509 (2011). [4] H. H. Segnorile, and R. C. Zamar, arXiv:1305.0973 (2013). [5] H. Schmiedel, S. Grande, and B. Hillner, Phys. Lett. A 91, 365 (1982). [6] O. Mensio, C. E. González, R. C. Zamar, D. J. Pusiol, and R. Y. Dong, Physica B 320, 416 (2002). [7] O. Mensio, C. E. González, and R. C. Zamar, Phys. Rev. E 71, 011704 (2005). [8] H. H. Segnorile, C. J. Bonin, C. E. González, R. H. Acosta, and R. C. Zamar, Solid State Nucl. Magn. Reson. 36, 77 (2009). [9] L. Buljubasich, G. A. Monti, R. H. Acosta, C. J. Bonin, C. E. González, and R. C. Zamar, J. Chem. Phys. 130, 024501 (2009). [10] J. Jeener and P.Broekaert, Phys. Rev. 157, 232 (1967). [11] C. J. Bonin, C. E. González, H. H. Segnorile, and R. C. Zamar, arXiv:1305.1244, (2013).