Étude de la relaxation d'un ion paramagnétique par observation de signaux de résonance nucléaire

Abstract
Dynamic polarization of protons in water containing the paramagnetic ion NO(SO3)2-- was studied, both theoretically and experimentally, as a function of magnetic field. The enhancement of the proton polarization depends appreciably on the relaxation process of the electron spin and so enables us to decide which is the real relaxation process. We tried the two following processes : a) The electron spin is coupled with the nitrogen magnetic moment by hyperfine interaction ; if this interaction has an anisotropic part, a relaxation process for the electronic spin will result through the Brownian motion of the ion. b) The relaxation of the electron spin takes place through spin-orbit coupling of the electron spin. Experimental results showed that the relaxation took place through the second process. With the help of dynamic polarization we were able to study the relaxation of an electron spin in a liquid without using any electron resonance spectrometer, simply by observing the resonance of a nuclear spin coupled with the electron spin.

Résumé
La polarisation dynamique des protons d'une solution de l'ion paramagnétique NO(SO3)2-- a été étudiée, théoriquement et expérimentalement, en fonction du champ magnétique. La polarisation des protons dépend de façon sensible du processus de relaxation du spin électronique et permet de déterminer ce processus. Nous avons envisagé les deux modes de relaxation suivants : a) le spin électronique est couplé au moment magnétique de l'azote, par une interaction hyperfine ; si cette interaction comprend une partie anisotrope, il en résultera un processus de relaxation du spin électronique par suite du mouvement brownien de l'ion en solution ; b) la relaxation du spin électronique peut se produire par le couplage spin-orbite du spin électronique. Les résultats expérimentaux ont permis de montrer que la relaxation avait lieu suivant le second processus. Le phénomène de polarisation dynamique nous a ainsi permis d'étudier la relaxation d'un spin électronique dans un liquide sans utiliser de spectromètre de résonance électronique, par la seule observation de la résonance d'un spin nucléaire couplé au spin électronique étudié.