Ядерный магнитный резонанс ³Не в пористых средах

Изотоп гелия ³He (helium-3, гелий-3) единственное вещество в природе, которое остается жидким вплоть до температуры абсолютного нуля и обладает ядерным магнитным моментом (спин 1/2). Данное свойство связано с наличием нулевых колебаний из-за его малой атомарной массы (следствие принципа неопределенности Гейзенберга).

Из-за малого размера молекулы, гелий-3 в жидком состоянии способен проникать в мельчайшие поры в исследуемом материале.  Эксперименты в жидком He-3 при низких температурах (1.5 – 3.15 К) позволяют получить величину сигнала ЯМР в сотни раз выше, чем сигнал от воды при комнатной температуре.

Уникальные свойства поверхностного (адсорбированного) слоя ³He и высокая чувствительность метода позволяют исследовать магнитные свойств поверхности образца, а также движение He-3 в порах материала.

В лаборатории МРС методом ЯМР ³He исследуются образцы от геологических до наноразмерных порошков, включая детонационные наноалмазы. В экспериментах используется уникальный спектрометр ЯМР собственного изготовления с полностью цифровым квадратурным детектированием.

Студенты, работающие в данном научном направлении, получают навыки работы с вакуумным и криогенным оборудованием, учатся программированию.