ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
Введение
Настоящее пособие посвящено рассмотрению механизмов воздействий
слабых магнитных полей (МП) на химические реакции радикальных пар в жид -
ких средах и реакции дефектов в немагнитных твердых телах .
Представлена методика расчета вероятности реакции радикальных пар в
слабых магнитных полях с учетом сверхтонкого взаимодействия (СТВ). Приве-
ден расчет вероятностей интеркомбинационных (синглет- триплетных) перехо -
дов в импульсных магнитных полях (ИМП) по механизму Ландау- Зинера. Рас-
смотрен магнонный механизм воздействия МП на реакции дефектов в кристал-
лах .
1. Реакции радикальных пар в слабых магнитных полях
В данном разделе рассмотрена природа магнитной чувствительности
спин- зависимых химических реакций радикальных пар и построена математи -
ческая модель взаимодействия радикальной пары со слабым постоянным маг-
нитным полем , позволяющая рассчитать вероятности интеркомбинационных
переходов, определяющих темп химических реакций радикальных пар в МП.
1.1. Природа спиновых и магнитных эффектов
Известно , что в газовой среде фрагменты распадающейся молекулы раз-
летаются . Однако в более плотной среде, например жидкой, осколки молекулы
не обязательно расходятся . Дочерние молекулы могут рекомбинировать и
вновь дать материнскую молекулу- предшественницу этой пары радикалов или
вступить в реакцию диспропорционирования и дать молекулярные продукты
иной структуры . Такую реакцию называют клеточной рекомбинацией , а про -
дукт рекомбинации - клеточным.
Понятие «клетки» употребляется в обобщающем смысле: можно счи -
тать , что пара реагентов находится в «клетке» не только в момент их непосред-
ственного контакта , но и в промежутках между повторными контактами. «Клет-
ка» является некоторой областью эффективной рекомбинации пары реагентов.
Пока они находятся в этой области , вероятность их реакции с радикалами дру-
гих пар мала по сравнению с вероятностью их рекомбинации друг с другом.
Два радикала в «клетке» образуют радикальную пару.
Правило отбора по спину. Радикальная пара (РП ) в «клетке» может находить -
ся в различных электронных спиновых состояниях, например, в синглетном
или триплетном. Вероятность рекомбинации РП в этих состояниях неодинакова.
Действительно , для большинства молекул основное электронное состояние яв-
ляется синглетным, а триплетное - возбужденным. Устойчивый продукт дол-
жен возникать из синглетных РП . В общем случае возможна рекомбинация и
триплетных РП с образованием продукта в электронно - возбужденном состоя-
3
В вед ение
Н асто я щ ее п о со бие п о свя щ ено рассмо трению механизмо в во здействий
слабы х магнитны х п о лей (М П ) на химические реакц ии радикальны х п ар вж ид-
ких средах и реакц ии дефекто ввнемаг нитны х тверды х телах.
П редставлена мето дика расчета веро я тно сти реакции радикальны х п ар в
слабы х магнитны х п о ля х с учето м сверхто нко го взаимо действия (СТ В ). П риве-
ден расчетверо я тно стей интерко мбинац ио нны х (синглет-трип летны х) п ерехо -
до в в имп ульсны х магнитны х п о ля х (И М П ) п о механизм уЛ андау-Зинера. Рас-
смо трен маг но нны й механизм во здействия М П на реакц ии дефекто в вкристал-
лах.
1. Р еакции рад икальны х пар вслабы х магнитны х полях
В данно м разделе рассмо трена п риро да маг нит но й чувствительно сти
сп ин-зависим ы х химических реакций радикальны х п ар и п о стро ена математи-
ческая мо дель взаимо действия радикально й п ары со слабы м п о сто я нны м маг-
нитны м п о лем, п о зво ля ю щ ая рассчитать веро я тно сти интерко мбинац ио нны х
п ерехо до в, о п ределя ю щ их тем п хим ических реакц ий радикальны х п ар вМ П .
1.1. П рирод аспиновы х и магнитны х э ф ф ектов
И звестно , что вг азо во й среде фраг менты расп адаю щ ейся мо лекулы раз-
летаю тся . О днако вбо лее п ло тно й среде, нап ример ж идко й, о ско лки мо лекулы
не о бя зательно расхо дя тся . Д о черние мо лекулы мо г ут реко мбиниро вать и
вно вь дать материнскую мо лекулу-п редшественницуэто й п ары радикало в или
вступ ить в реакцию дисп ро п о рц ио ниро вания и дать мо лекуля рны е п ро дукты
ино й структуры . Т акую реакц ию назы ваю тклето чно й реко мбинацией, а п ро -
дуктреко мбинац ии - клето чны м.
П о ня тие «клетки» уп о требля ется в о бо бщ аю щ ем см ы сле: мо ж но счи-
тать, что п арареаг енто внахо дится в «клетке» не то лько в мо ментих неп о сред-
ственно го ко нт акта, но и в п ро меж утках меж дуп о вто рны ми ко нтактами. «К лет-
ка» я вля ется неко то ро й о бластью эффективно й реко мбинац ии п ары реагенто в.
П о ка о ни нахо дя тся вэто й о бласти, веро я тно сть их реакц ии с радикалами дру-
гих п ар мала п о сравнению с веро я тно стью их реко мбинац ии другс друг о м.
Д варадикалав«клетке» о бразую традикальную п ару.
П равилоотбора поспину. Радикальная п ара (РП ) в «клетке» мо ж етнахо дить-
ся в различны х электро нны х сп ино вы х со сто я ния х, нап ример, в синг летно м
или трип летно м. В еро я тно стьреко мбинации РП вэтих со ст о я ния х нео динако ва.
Д ействительно , для бо льшинства мо лекул о сно вно е электро нно е со ст о я ние я в-
ля ется синглетны м, а трип летно е - во збуж денны м . У сто йчивы й п ро дуктдо л-
ж ен во зникать из синглетны х РП . В о бщ ем случае во змо ж на реко мбинац ия и
трип летны х РП с о бразо ванием п ро дукта в электро нно -во збуж денно м со сто я -
