Явление ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) заключается в резонансном поглощении электромагнитной энергии в кристаллах, обусловленное переходами между энергетическими уровнями, образующимися в результате взаимодействия электрического квадрупольного момента ядра с градиентом электрического поля (ГЭП) в месте расположения ядра.
Взаимодействие квадрупольного момента ядра с градиентом электрического поля кристалла
приводит к появлению энергетических состояний, соответствующих различным ориентациям ядерного спина
относительно кристаллографических осей. Радиочастотное магнитное поле, так же как и в случае ЯМР, вызывает вынужденные переходы между этими состояниями, что обнаруживается как резонансное поглощение электромагнитной энергии.
Впервые в 1950 г. Р. Паундом наблюдалось расщепление линии ЯМР, вызванное наличием квадрупольного взаимодействия. В том же году Г. Демельт и Г. Крюгер получили спектры ЯКР.
ЯКР один из наиболее чувствительных методов, позволяющих исследовать
В ядерной физике ЯКР применяется для определения квадрупольных моментов ядер.
ЯКР используется для исследования твёрдых тел. В жидкостях ЯКР не применим из-за усреднения в них до нуля квадрупольных взаимодействий. Для исследования жидкости методом ЯКР её необходимо сначала заморозить.
Как и ЯМР, методы ЯКР делятся на стационарные методы ЯКР и импульсные методы ЯКР. Одно из наиболее перспективных приложений последних – дистанционный поиск и идентификация наркотических и взрывчатых веществ с помощью двойных резонансов (ДЯКР и ЯКР-ЯМР).
Отметим, что ЯКР может наблюдаться в отсутствии постоянного магнитного поля, но в ряде случаев, для извлечения дополнительной информации об исследуемом веществе полезно наблюдать ЯКР во внешнем магнитном поле.
Частоты ЯКР лежат в диапазоне . Однако, на низких частотах сложно наблюдать сигнал ЯКР (низкое отношение сигнал/шум), поэтому при
целесообразнее использовать ЯМР при наличии квадрупольных взаимодействий.
Чем выше частота, тем удобнее наблюдать ЯКР => целесообразнее наблюдать на тяжёлых ядрах (с большим ) и в соединениях с большими неоднородностями внутренних электрических полей (ГЭП велик как правило в ковалентных кристаллах).
Частота ЯКР определяется внутренними электрическими полями и может лежать в широких пределах => поиск сигнала ЯКР -– сложная задача => необходимо проводить расчёты ГЭП. Поэтому в ЯКР широко применяются различные методы расчёта тензора ГЭП.