Riddarskifte

Riddarskiftet är ett skifte i kärnmagnetisk resonans (NMR) frekvensen för en paramagnetisk substans som först publicerades 1949 av UC Berkeley- fysikern Walter D. Knight .

För en ensemble av N snurr i ett magnetiskt induktionsfält ${\vec {B}}$ uttrycks den nukleära Hamiltonianen för riddarskiftet i kartesisk form av:

${\displaystyle {{\hat {\mathcal {H}}}_{\text{KS}}}=-\summa \limits _{\mathit {i}}^{N}{{{\gamma }_{\mathit {i}}}\cdot {{\hat {\vec {I}}}_{\mathit {i} }}\cdot {{\hat {\mathbf {K} }}_{\mathit {i}}}\cdot {\vec {B}}}} , där för det i:te snurret$ γ i ^{ \ $\ gamma }_{\mathit {i}}}$ är det gyromagnetiska förhållandet , ${{\hat {\vec {I}}}_{\mathit {i}}}$ är en vektor av Kartesiska nukleära rörelsemängdsoperatorer , ${{\hat {\mathbf {K} }}_{i}}=\left({\begin{matrix}{{K}_{xx}}&{{K}_{xy}}&{{K}_{xz}}\ \{{K}_{yx}}&{{K}_{yy}}&{{K}_{yz}}\\{{K}_{zx}}&{{K}_{zy} }&{{K}_{zz}}\\\end{matris}}\right)$ matris är en andrarangstensor som liknar den kemiska skiftavskärmande tensorn.

Riddarskiftet avser det relativa skiftet K i NMR-frekvensen för atomer i en metall (t.ex. natrium) jämfört med samma atomer i en icke-metallisk miljö (t.ex. natriumklorid ). Den observerade förskjutningen reflekterar det lokala magnetfält som produceras vid natriumkärnan genom magnetiseringen av ledningselektronerna. Det genomsnittliga lokala fältet i natrium ökar det applicerade resonansfältet med ungefär en del per 1000. I icke-metallisk natriumklorid är det lokala fältet försumbart i jämförelse.

Riddarskiftet beror på ledningselektronerna i metaller. De introducerar ett "extra" effektivt fält vid den nukleära platsen, på grund av ledningselektronernas spinorientering i närvaro av ett externt fält . Detta är ansvarigt för skiftet som observeras i den nukleära magnetiska resonansen. Skiftet kommer från två källor, den ena är Paulis paramagnetiska spinnkänslighet, den andra är s-komponentvågfunktionerna vid kärnan.

Beroende på den elektroniska strukturen kan Knight shift vara temperaturberoende. Men i metaller som normalt har en bred särdragslös elektronisk densitet av tillstånd, är riddarskiften temperaturoberoende.