• 제목/요약/키워드: 전자스핀공명

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전자스핀공명을 이용한 자성체연구 소개 (ESR and its Application to Magnetic Research)

  • 최광용
    • 한국자기학회지
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    • 제20권3호
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    • pp.120-128
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    • 2010
  • 전자스핀공명은 전자의 고유한 자기모멘트인 스핀과 마이크로파와의 상호작용을 통하여 물질 내의 상자성 이온에 관한 정보를 얻어내는 실험방법이다. 자성물성에 관한 연구를 포함하여 물리, 화학, 생물학, 의학 및 양자계산과 같은 넓은 분야에 응용되고 있다. 전자스핀공명실험으로 어떻게 상자성 이온의 g-텐서, 스핀 및 오비탈 상태에 대한 정보를 얻고 스핀간의 교환 상호작용력과 스핀-격자 및 스핀-스핀 완화시간을 측정할 수 있는가를 간단한 예들과 함께 소개한다.

a-Ge:H에서의 스핀밀도의 온도의존성 (Temperature-Dependent Spin Densities in a-Ge : H)

  • 이정근
    • 한국진공학회지
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    • 제3권2호
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    • pp.234-238
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    • 1994
  • 전자스핀 공명(ESR)으로 측정된 수소화된 비정질 게르마늄(a-Ge:H)의 D-센터에 대한 스핀밀도 의 온도의존성이 77∼350K의 온도범위에서 보고된다. a-Ge:H의 D-센터에 대하여 이 온도범위에서 온 도가 증가함에 따라스핀밀도의 감소가 관측되었으며, 그 결과는 전자상관에너지와 열적이온화효과에 근 거하는 결함 모델들의 예상치와 비교되었다. a-Ge:H에서의 스핀밀도의 감소는 전자상관에너지 모델로서 는 이해될수 없었고 상온에서의 결함계의 열적 이온화에 기인할 수 있는 것으로 생각된다.

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EPR을 통한 상자성 자기공명 조영제의 전자스핀 이완시간의 결정 (Determination of Electron Spin Relaxation Time of the Gadolinium-Chealted MRI Contrast Agents by Using an X-band EPR Technique)

  • Sung-wook Hong;Yongmin Chang;Moon-jung Hwang;Il-su Rhee;Duk-Sik Kang
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제4권1호
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    • pp.27-33
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    • 2000
  • 목적: 전자상자성 공명(Electron Paramagnetic Resonance EPR)을 사용하여, 현재 상용되고 있는 세가지 상자성 자기공명 조영제, Gd-DTPA, Gd-DTPA-BMA, Gd-DOTA의 전자스핀 이완시간 $T_{le}$를 결정하고자 한다. 대상 및 방법: 본 연구에 사용된 상자성 자기공명 조영제는 Gd-DTPA(Magnevist), Gd-DTPA-BMA(OMNISCAN), Gd-DOTA(Dotarem)이다. 이들 자기공명 조영제들은 2:1 부피 비율의 메탄올과 물의 혼합용액에 희석하여 저온의 glassy상태에서 EPR스펙트럼을 얻었으며, 또한 주어진 영 자기장 갈라지기 (zero-field splitting, ZFS)변수를 $3{\times}3$ 텐서량으로 계산하는 컴퓨터 시뮬레이션 프로그램 'GEN'을 사용하여, 이들 조영제들에 대한 각각 다른 ZFS변수를 가지는 시뮬레이션 스펙트럼을 만들었다. 이 결과들과 McLachlan의 평균이완율 이론을 적용하여 전자스핀 이완시간이 결정되었다. 결과: 상자성 자기공명 조영제 Gd-DTPA, Gd-DTPA-BMA, Gd-DOTA의 전자 횡축 스핀이완시간($T_{2e}$)은 각각 0.113ns, 0.147ns, 1.81ns, g-value는 1,9737, 1.9735, 1.9830, 전자스핀 이완시간($T_{le}$)는 18.70ns, 33.40ns, $1.66{\mu}s$로 결정되었다. 결론: 실험 결과로부터 상자성 자기공명 조영제의 ZFS변수가 클수록 짧은 전자스핀 이완시간 $T_{le}$를 가진다는 일반적인 사실을 재 확인할 수 있었다. 본 연구에 사용된 3가지 자기 공명 조영제들 중에는 화학적으로 환상구조 배위자를 갖는 Gd-DOTA가 가장 긴 전자스핀 이완시간 $T_{le}$를 가지는 것으로 나타나서 일반적으로 환상구조 배위자를 갖는 조영제들이 선상구조 배위자를 갖는 조영제에 비해 전자적인 성질은 우수한 것으로 나타났고 결론적으로 상자성 조명제가 물분자의 자기이완시간에 미치는 영향을 평가하고 고효율 상자성 자기 공명 조영제 개발에는 정확한 ZFS변수 결정이 매우 중요하다는 것을 알 수 있었다.

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밀집된 상자성체 $CuF_{2}$의 초교환 상호작용 (Superexchange in the Dense Paramagnet $CuF_{2}$)

  • Jun Hyeong Kim;Chang Hoon Lee;Cheol Eui Lee
    • 한국자기학회지
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    • 제5권3호
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    • pp.171-174
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    • 1995
  • 성자성 $CuF_{2}$$^{19}F$에 대한 펄스 핵자기공명을 수행하였다. 분말시료에 대하여 상온과 질소온도에서 측정된 선모양은 서로 다른 자리의 $^{19}F$에 대응하는 잘 분리된 두개의 공명선으로 구성되었다. 두 공명선의 서로 다른 주파수 이동량을 구리원자로부터 불소 원자로 부분적으로 이동된 전자에 의한 기여로 해석할 수 있었다. 두 공명선은 모두 매우 짧은 스핀-격자 완화시간($T_{1}$)을 나타내었으며 더 큰 주파수 이동을 나타내는 $^{19}F$ 공명선이 더 짧은 스핀-격자 완화시간을 보였다. 이를 두 $^{19}F$ 자리 주위의 서로 다른 전자 환경이 반영되어 나타난 것으로 해석하였다.

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ESR 및 TRESR 分光法에 의한 Phenanthrenequinone의 光環元反應(I). Radical의 超微細分離常數에 미치는 溶媒效果 (A Photoreduction of Phenanthrenequinone by ESR and TRESR Spectroscopy(I)-Solvent Effect on Hyperfine-Splitting Constant of Radicals)

  • 홍대일;김창진
    • 대한화학회지
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    • 제37권3호
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    • pp.271-278
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    • 1993
  • 유기용매인 2-propanol, 2-pentanol 또는 benzene에 triethylamine을 혼합시켜 phenanthrenequinone을 포화시킨 용액에 Excimer laser(XeCl)를 쪼인 광환원반응에서 생성된 음이온 라디칼의 초미세 분리상수 전자스핀 공명분광법과 시간분애 전자스핀 공명분광법을 이용하여 얻었다. 그 결과 초미세분리상수 A$_{H1}$과 A$_{H2}$는 2-propanol에서 1.662, 0.378, 2-pentanol에서 1.602, 0.361 G이었고, benzene에서는 A$_{H1}$은 1.518이었다. 이와같이 혼합용매의 극성이 감소함에 따라 초미세 분리상수는 감소하였고, 비극성인 벤젠 혼합용매하에서는 자기적 등가양성자에 의한 작은 초미세분리(A$_{H2}$)는 측정할 수 없었다. 특히 2-pentanol과 triethylamine과의 3:1 혼합용매하에서 trietylamine radical(TEA${\cdot}$)이 0.15~0.30${\mu}s$ 시간범위의 시간분해 전자스핀공명 스펙트럼에서 phenanthrenequinone 음이온 라디칼과 함께 측정되었다. 이와같은 용매효과의 시간분해 전자스핀공명 스펙트럼의 측정 결과로부터 불안정한 짧은 수명의 반응중간체인 스핀편극된 phenanthrenequinone 음이온 라디칼(*PQ${\cdot}^-$)의 존재를 알 수 있었고, 각 혼합용매에서 초미세분리상수를 얻었다

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${\gamma}$-선에 조사된 황산 암모늄 단결정의 상자성 결함에 관한 전자스핀공명 연구 (ESR Study on Paramagnetic Defects of the $gamma$-irradiated Ammonium Sulfate Single Crystal)

  • 여철현;김은옥
    • 대한화학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.80-87
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    • 1985
  • 상온에서 ${\gamma}$-선 조사에 의해 생긴 황산암모늄$((NH_4)_2SO_4)$단결정 내의 방사선 손상은 몇개의 상자성 중심을 형성한다. X-band 전자스핀 공명분석기(EPR spectrometer)로 전자스핀공명 스펙트럼을 얻었고 피크의 세기가 가장 큰 g = 2.0036인 Gauss 형의 등방성 피크는 $SO_3^-$가 피크임을 알았다. 직교하는 세축 a,b,c로 그 단결정을 회전시키면서 ESR 스펙트럼을 얻어 각도 의존성을 보았다. $g^-$값은 등방성 피크와 무등방성 피크의 상대적 위치로 부터 구하였고 각 상자성종들의 $g^-$값의 3${\times}$3 matrix 원소들을 대각화하여 특성 주 $g^-$값과 방향여현을 얻었다. 이 특성 주 $g^-$값과 방향여현으로 분석한 결과 황산암모늄 단결정내에는 무등방성 피크에 해당하는 $SO_4^-,\;SO_2^-$ 및 전자 과잉중심들의 상자성 결함이 존재함을 확인 하였다.

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전자 빔 조사에 따른 토파즈의 컬러 센터에 미치는 영향

  • 신소라;서진교;안용길;윤돈규;박종완
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.237-237
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    • 2012
  • 토파즈는 Al2SiO4 ((F,OH)2) 화학성분을 이루고 있는 광물로써 주로 Fe, Cr, V 등과 같은 불순물을 포함하고 있다. 토파즈는 colorless, blue, pink, yellow 등 다양한 컬러로 산출된다. 결정 내 Si4+ 가 있어야 할 자리에 Al3+ 가 치환되면 Al3+ 를 둘러싸고 있는 4개의 산소 중 하나의 최외각 전자가 전자가를 맞추기 위해 주변에 있던 수소와 결합하여 hole center를 형성한다. 이때 토파즈는 옅은 황색의 컬러를 발색하게 된다. 그 외 청색과 핑크색 등의 컬러는 Al3+ 자리에 치환된 Fe, Cr 등과 같은 불순물에 의해 발색을 일으킨다. 또한 토파즈는 인위적으로 감마선, 전자 빔, 양성자 빔, 중성자 빔을 통해서도 hole center를 형성시켜 컬러를 발색시킬 수 있다고 잘 알려져 있다. 본 연구에서는 총 8개의 무색 토파즈를 이용하여 다양한 조건(energy 및 dose)의 전자 빔 조사를 통해 각 조건 별 컬러변화 및 분광학적 특성변화를 관찰하였다. 모든 시료는 WD-XRF를 통해 정성분석을 하였고, 전자스핀공명(ESR)기기를 통해 전자 빔 조사 전과 후 전자의 스핀 특성 변화를 관찰하였다. 자외선-가시광선 분광분석결과 모든 시료는 전자빔 조사 후 황색과 관련이 있는 450 nm 부근의 파장 영역에서 흡수 peak가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 전자 빔 조사 후 전자스핀공명 분석 결과에서도 Fe3+ 와 관련이 있는 g=3.5~4 영역은 감소하는 반면에 hole center와 관련이 있는 g=2.012 영역이 증가하는 향상을 보였다. 본 연구결과를 통해 우리는 전자 빔 조사 조건에 따라 토파즈의 결정 내부에 미치는 영향 및 컬러 변화와의 상관관계에 대해 확인할 수 있었다.

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