J. Phys. France 39, 235-245 (1978)
DOI: 10.1051/jphys:01978003903023500

Effet du mode de relaxation sur le coefficient de polarisation dynamique dans les solutions de radicaux libres à bas champ

Y. Ayant¹ et R. Casalegno<sup>2

1</sup>  CEA-CEN/G, LETI/MA, B.P. 85 X, Centre de Tri, 38041 Grenoble Cedex, France
²  Laboratoire de Spectrométrie Physique, Université Scientifique et Médicale de Grenoble, B.P. 53, 38041 Grenoble Cedex, France

Abstract
We have studied the coefficient of dynamic polarization of protons in solutions containing nitroxide free radicals in low magnetic fields. For this purpose we have examined the various processes that must be considered for the relaxation of the electronic spins of the radicals. These processes are the spin-rotational effect, the modulation of the hyperfine coupling between the electronic spin and the spin of the nitrogen nucleus of a radical, the dip lar interaction and the Heisenberg exchange between the electronic spins of two radicals. The relaxation matrices obtained show that there are two kinds of processes : the proper ones which draw the initial populations back to their thermal equilibrium values, and improper ones which cannot do so. We give a simple formal expression for the coefficient of dynamic polarization which may be directly used when a single electronic transition is excited ; a more elaborate formalism is established when the static field is so low that several transitions are simultaneously excited.

Résumé
Nous avons étudié le coefficient de polarisation dynamique des protons de solutions contenant des radicaux libres du type nitroxyde lorsque le champ magnétique directeur est faible. . Nous avons, pour cela, examiné les différents processus susceptibles d'intervenir dans la relaxation des spins électroniques des radicaux, qui sont : l'effet spin-rotationnel, la modulation du couplage hyperfin entre le spin électronique et le spin du noyau d'azote du même radical, l'interaction dipolaire magnétique et l'échange de Heisenberg entre les spins électroniques de deux radicaux. Les matrices de relaxation obtenues montrent qu'il existe deux types de processus : ceux qui ramènent les populations initiales à leurs valeurs à l'équilibre thermique (processus propres) et ceux qui ne peuvent le faire (processus impropres). On donne une expression formelle simple du coefficient de polarisation dynamique immédiatement exploitable lorsqu'une seule transition électronique est excitée; un formalisme plus complexe est mis au point dans le cas où le champ directeur est assez faible pour que plusieurs transitions soient simultanément excitées.

PACS
7670F - Double nuclear magnetic resonance (DNMR), dynamical nuclear polarization.

Key words
dynamic nuclear polarisation -- free radicals