Väitöstilaisuus Oulun yliopistossa

 

Väittelijä
Filosofian maisteri Matti Hanni

Tiedekunta ja laitos
Luonnontieteellinen tiedekunta, fysiikan laitos
08 553 1280

Oppiaine
Fysiikka

Väitöstilaisuus
7.6.2011 klo 12

Väitöstilaisuuden paikka
Linnanmaa, OP-sali (L10)

Aihe
Static and dynamic NMR properties of gas-phase xenon

Ksenonkaasun staattiset ja dynaamiset NMR-spektriparametrit

Vastaväittäjä
Professori Barbara Kirchner, Leipzigin yliopisto, Saksa

Kustos
Professori Juha Vaara

Väitöskirja

---

Ksenonkaasun NMR-spektriparametrien laskentaa

Ydinmagneettinen resonanssispektroskopia (nuclear magnetic resonance, NMR, spectroscopy) hyödyntää atomiytimissä olevien pienten magneettien ja NMR-mittalaitteen luoman ulkoisen magneettikentän välistä vuorovaikutusta ja siihen liittyviä ilmiöitä. Ksenon on eräs tärkeimmistä tässä kokeellisessa menetelmässä käytetyistä ytimistä. Tämä johtuu sen kyvystä reagoida herkästi paikallisen ympäristön vaihteluihin, mikä puolestaan pohjautuu ksenonatomin laajaan, helposti muokkautuvaan elektroniverhoon. Ksenonille voidaan mitata eri ympäristöissä, esimerkiksi keuhkoissa tai huokoisissa aineissa, kyseessä olevalle ympäristölle ja koeolosuhteille tunnusomaiset NMR-spektriparametrit. Vaikka kokeellinen ksenonin NMR-spektroskopia on edennyt monimutkaisten atomi - ja molekyylijoukkojen tarkasteluun, puhtaan ksenonkaasun spektriparametrien tarkastelu fysikaalisesti perustavaa laatua olevalla, muutaman atomin tasolla on vasta viime aikoina osoittautunut kvanttimekaanisesti mahdolliseksi.

Väitöstyössä yhdistettiin laskennallisen fysiikan eri menetelmiä tarkoituksena selvittää ksenonin ajasta riippumattomia ja ajasta riippuvia NMR-spektriparametrejä eri lämpötiloissa ja tiheyksissä. Työ luo pohjaa laskennalliselle materiaalitieteelle ksenonyhdisteissä, ksenonin eri olomuodoissa ja yleisemmin eri atomeissa ja molekyyleissä. Osa NMR-spektriparametreistä liitettiin materiaalitieteissä tunnettuun atomin naapurien lukumäärää kuvaavaan ominaisuuteen, koordinaatiolukuun. Ksenonin varjostuksen toinen viriaalikerroin, joka kuvaa ksenonatomiparien välisiä vuorovaikutuksia tietyssä väliaineen tiheydessä ja lämpötilassa, kuvattiin täysin teoreettisesti erinomaisin tuloksin. Lisäksi työssä perehdyttiin laskennallisin keinoin ksenonatomien liikkeestä ja keskinäisistä vuorovaikutuksista johtuvaan ns. NMR-relaksaatioon, jossa ensimmäistä kertaa saavutettiin yhteensopivuus koetulosten kanssa.