Séance de cours

Couplage hyperfin: Techniques expérimentales et chaleur spécifique

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Dans cours

PHYS-491: Magnetism in materials

The lectures will provide an introduction to magnetism in materials, covering fundamentals of spin and orbital degrees of freedom, interactions between moments and some typical ordering patterns. Selected experimental techniques and their application in cu ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de couplage hyperfin, qui décrit l'interaction entre spin électronique et spin nucléaire, conduisant à la division des niveaux d'énergie. La nature isotrope du couplage hyperfin est explorée à travers des exemples impliquant la moitié du spin et les spins nucléaires, démontrant comment le nombre de raies dans le spectre augmente. La séance de cours traite également des applications pratiques du couplage hyperfin dans la détermination des positions relatives des ions magnétiques et non magnétiques dans les matériaux.

Enseignant·e

Ivica Zivkovic

Enseignement et PhD Doctorant·es actuel·les Berna Esmer A co-dirigé les thèses EPFL de Virgile Favre, Bhushan Hegde, Yikai Yang Cours Magnetism in materials PHYS-491 Ce cours introduit au magnétisme dans les matériaux, couvrant les principes fondamentaux des degrés de liberté de spin et d'orbite, les interactions entre les moments et certains modèles d'ordre typiques. Des techniques expérimentales et leur application dans la recherche actuelle sont présentées.

Source officielle

Concepts associés (21)

Spin

Le 'spin' () est, en physique quantique, une des propriétés internes des particules, au même titre que la masse ou la charge électrique. Comme d'autres observables quantiques, sa mesure donne des valeurs discrètes et est soumise au principe d'incertitude. C'est la seule observable quantique qui ne présente pas d'équivalent classique, contrairement, par exemple, à la position, l'impulsion ou l'énergie d'une particule. Il est toutefois souvent assimilé au moment cinétique (cf de cet article, ou Précession de Thomas).

Spin quantum number

In physics, the spin quantum number is a quantum number (designated s) that describes the intrinsic angular momentum (or spin angular momentum, or simply spin) of an electron or other particle. It has the same value for all particles of the same type, such as s = 1/2 for all electrons. It is an integer for all bosons, such as photons, and a half-odd-integer for all fermions, such as electrons and protons. The component of the spin along a specified axis is given by the spin magnetic quantum number, conventionally written ms.

Niveau d'énergie

Un niveau d'énergie est une quantité utilisée pour décrire les systèmes en mécanique quantique et par extension dans la physique en général, sachant que, s'il y a bien quantification de l'énergie, à un niveau d'énergie donné correspond un « état du système » donné ; à moins que le niveau d'énergie soit dit « dégénéré ». La notion de niveau d'énergie a été proposée en 1913 par le physicien danois Niels Bohr.

Dégénérescence (physique quantique)

En physique quantique, la dégénérescence est le fait pour plusieurs états quantiques distincts de se retrouver au même niveau d'énergie. Un niveau d'énergie est dit dégénéré s'il correspond à plusieurs états distincts d'un atome, molécule ou autre système quantique. Le nombre d'états différents qui correspond à un niveau donné est dit son degré de dégénérescence. Mathématiquement, la dégénérescence est décrite par un opérateur hamiltonien ayant plusieurs fonctions propres avec la même valeur propre.

Structure hyperfine

vignette|Représentation schématique des niveaux fins et hyperfins de l’hydrogène. La structure hyperfine d’un niveau d’énergie dans un atome consiste en une séparation de ce niveau en états d’énergie très proches. Il s’observe essentiellement par une raie spectrale dans le domaine radio ou micro-onde, comme la raie à 21 centimètres de l’hydrogène atomique. La structure hyperfine s’explique en physique quantique comme une interaction entre deux dipôles magnétiques : Le dipôle magnétique nucléaire résultant du spin nucléaire ; Le dipôle magnétique électronique lié au moment cinétique orbital et au spin de l’électron.

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Séances de cours associées (64)

Introduction à la résonance magnétique

Couvre les principes fondamentaux de la résonance magnétique et de ses applications en chimie.

Techniques expérimentales : Zéro fractionnement de champ

Explore l'effet de division du champ zéro sur le comportement des électrons et les expériences ESR.

Spin Qubits dans les points quantiques

Explore les qubits de spin dans les points quantiques, y compris la cohérence, les interactions d'échange et le couplage spin-orbite.

Mécanisme de relaxation des spins

Explore les mécanismes de relaxation de spin, la théorie de la perturbation, les taux de relaxation, la conservation de l'élan, la traînée de phonon, les interactions électron-magnon et les symétries.

Étapes de base de la résonance magnétique

Couvre les étapes de base de la résonance magnétique, y compris les spins, les niveaux d'énergie et la spectroscopie RMN.

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Spin

Spin quantum number

Niveau d'énergie

Dégénérescence (physique quantique)

Structure hyperfine

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