Ядерный квадрупольный резонанс

Я́дерный квадрупо́льный резона́нс (ЯКР), резонансное поглощение электромагнитной энергии в кристаллах, обусловленное переходами между энергетическими уровнями, образующимися в результате взаимодействия ядер, обладающих электрическим квадрупольным моментом, с электрическим кристаллическим полем. ЯКР – частный случай ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в кристаллах. В отличие от ЯМР, т. н. чистый ЯКР наблюдается и в отсутствие постоянного магнитного поля. Взаимодействие квадрупольного момента ядра с неоднородным внутренним электрическим полем напряжённости ${\displaystyle \mathrm {E} }$ 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 магнитные дипольные переходы между этими состояниями, что обнаруживается как резонансное поглощение электромагнитной энергии. В зависимости от свойств ядра и структуры кристалла энергия квадрупольного взаимодействия изменяется в широких пределах, поэтому частоты ЯКР лежат в диапазоне от сотен кГц до тысяч МГц. Аппаратура, применяемая для исследования ЯКР, принципиально не отличается от ЯМР-спектрометров.

При исследовании ядерного квадрупольного резонанса измерения в отсутствие постоянного магнитного поля дополняют измерениями в магнитном поле. В зависимости от соотношения между энергией квадрупольного взаимодействия ядра с электрическим полем и энергией взаимодействия ядра с магнитным полем говорят о квадрупольном расщеплении линий ЯМР или о зеемановском расщеплении линий ЯКР.

Методом ЯКР определяют квадрупольные моменты ядер; исследуют степень упорядоченности макромолекул и характер химической связи, структуру и симметрию кристаллов (структура непосредственно определяет резонансные частоты ЯКР), несоизмеримые фазы в кристаллах, структурные фазовые переходы 2-го рода. Измерение ширины линий ЯКР позволяет исследовать внутренние напряжения, присутствие примесей и упорядочение в кристаллах.