論文の概要: The role of nuclear spin diffusion in dynamic nuclear polarization of crystalline nanoscale silicon particles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.10536v1
• Date: Fri, 13 Dec 2024 20:09:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-17 13:55:09.247787
• Title: The role of nuclear spin diffusion in dynamic nuclear polarization of crystalline nanoscale silicon particles
• Title（参考訳）: 結晶性ナノスケールシリコン粒子の動的核偏極における核スピン拡散の役割
• Authors: Gevin von Witte, Konstantin Tamarov, Neva Sahin, Aaron Himmler, Vera Ganz, Jani O. Moilanen, Vesa-Pekka Lehto, Grzegorz Kwiatkowski, Sebastian Kozerke, Matthias Ernst,
• Abstract要約: 超偏極ナノ粒子(NP)は、室温緩和時間が30時間を超える高い偏極レベルを提供する。 本研究では, 室温での過分極促進と緩和時間(脱ケイ)が粒子径に大きく依存していることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.112351450483835
• License:
• Abstract: Hyperpolarized nanoparticles (NPs) offer high polarization levels with room temperature relaxation times exceeding half an hour. In this work, we demonstrate that the achievable hyperpolarization enhancement and relaxation (decay) time at room temperature are largely independent of the particle size contrary to previous assumptions. This is explained through first-principles spin-diffusion coefficient calculations and finite-element polarization simulations. The simulated zero-quantum (flip-flop) line width governing the spin diffusion is found to agree with the experimentally accessible single-quantum (single spin flip, e.g. radio-frequency pulse) line width. The transport of hyperpolarization from strongly hyperfine-coupled spins towards the bulk is most likelybelieved to be responsible for the slow polarization dynamics including long room temperature decay time. The line width and spin-diffusion simulations are extended to other cubic crystal structures and analytical expressions, which only require insertion of the gyromagnetic ratio, lattice constant, isotope abundance and measured spectral density distribution (nuclear line width), are fitted. The presented simulations can be adjusted to study spin diffusion in other materials.
• Abstract（参考訳）: 超偏極ナノ粒子(NP)は、室温緩和時間が30時間を超える高い偏極レベルを提供する。 本研究では, 室温での過分極促進と緩和(脱ケイ)時間は, 従来の仮定とは対照的に粒子径に大きく依存していることを示す。 これは第一原理スピン拡散係数計算と有限要素偏極シミュレーションによって説明される。 スピン拡散をシミュレートしたゼロ量子(フリップフロップ)線幅は、実験的に利用可能な単一量子(単一スピンフリップ, eg 高周波パルス)線幅と一致する。 強い超微粒子結合スピンからバルクへの超分極の輸送は、室温崩壊時間を含む緩やかな分極ダイナミクスの原因となると考えられている。 線幅とスピン拡散シミュレーションを他の立方晶構造や解析式に拡張し、ジャイロ磁気比、格子定数、同位体の存在量、測定されたスペクトル密度分布(核線幅)を挿入するだけでよい。 提案したシミュレーションは、他の材料でのスピン拡散を研究するために調整することができる。

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