ナイトシフト

ナイトシフトは、常磁性物質の核磁気共鳴（NMR）周波数のシフトであり、1949年にカリフォルニア大学バークレー校の物理学者ウォルター・D・ナイト によって初めて発表されました。^{[1] [2] [3]}

磁気誘導場中のNスピンの集団の場合、ナイトシフトの核ハミルトニアンは次のように直交座標形式で表されます。^[4] ${\displaystyle {\vec {B}}}$

${\displaystyle {{\hat {\mathcal {H}}}_{\text{KS}}}=-\sum \limits _{\mathit {i}}^{N}{{{\gamma }_{\mathit {i}}}\cdot {{\hat {\vec {I}}}_{\mathit {i}}}\cdot {{\hat {\mathbf {K} }}_{\mathit {i}}}\cdot {\vec {B}}}}$ここで、i^番目のスピンは磁気回転比、は直交座標の核角運動量演算子のベクトル、 行列は化学シフト遮蔽テンソルに似た2階のテンソルです。 ${\displaystyle {\gamma }_{\mathit {i}}}$${\displaystyle {{\hat {\vec {I}}}_{\mathit {i}}}}$${\displaystyle {{\hat {\mathbf {K} }}_{i}}=\left({\begin{matrix}{{K}_{xx}}&{{K}_{xy}}&{{K}_{xz}}\\{{K}_{yx}}&{{K}_{yy}}&{{K}_{yz}}\\{{K}_{zx}}&{{K}_{zy}}&{{K}_{zz}}\\\end{matrix}}\right)}$

ナイトシフトとは、金属（ナトリウムなど）内の原子と非金属環境（塩化ナトリウムなど）内の同じ原子の NMR 周波数の相対シフトKを指します。観測されるシフトは、伝導電子の磁化によってナトリウム原子核で生成される局所磁場を反映しています。ナトリウム内の平均局所磁場は、適用される共鳴磁場を約 1000 分の 1 増加させます。これに比べると、非金属塩化ナトリウムでは局所磁場は無視できるほど小さいです。

ナイトシフトは金属の伝導電子によるものです。伝導電子は外部磁場の存在下での伝導電子のスピン配向により、核部位に「余分な」有効磁場を導入します。これが核磁気共鳴で観測されるシフトの原因です。シフトは 2 つの原因から生じます。1 つはパウリ常磁性スピン磁化率、もう 1 つは核の s 成分波動関数です。

電子構造によっては、ナイトシフトが温度に依存する場合があります。ただし、通常、広くて特徴のない電子状態密度を持つ金属では、ナイトシフトは温度に依存しません。