J. Phys. France 43, 663-673 (1982)
DOI: 10.1051/jphys:01982004304066300

Nuclear relaxation in one-dimensional triplet-exciton systems

J.P. Travers, M. Gugliehni et M. Nechtschein

Centre d'Etudes Nucléaires de Grenoble, DRF, Section de Résonance Magnétique, 85 X, 38041 Grenoble Cedex, France

Abstract
Proton nuclear relaxation time (T1) measurements have been performed at different temperatures in two semi-conducting salts of tetracyanoquinodimethane (TCNQ) : triphenylmethylarsonium (TCNQ)2 and Cs2(TCNQ)3. At every temperature, a T 1 frequency dependence is reported, which provides evidence for a one-dimensional (1d) spin diffusion in both compounds. In the arsonium salt, the diffusion coefficient is obtained as a function of temperature between 70 and 300 K, the observed dependence being steeper than a thermally activated law. In order to explain such a result, a model is proposed, taking into account both the thermally activated ld random walk of the triplet excitons, and the exciton-exciton exchange interactions which take place during the collisions.

Résumé
Le temps de relaxation nucléaire (T1) des protons a été mesuré à différentes températures dans deux sels semi-conducteurs de tétracyanoquinodiméthane (TCNQ) : triphénylméthylarsonium (TCNQ)2 et Cs2(TCNQ) 3. La variation de T1 en fonction de la fréquence indique, à chaque température, l'existence d'une diffusion de spin unidimensionnelle (1d), dans les deux composés. Dans le sel d'arsonium, la variation thermique du coefficient de diffusion obtenue entre 70 et 300 K, est plus forte qu'une loi thermiquement activée. Pour expliquer ce résultat, on propose un modèle qui tient compte à la fois de la marche aléatoire 1d, thermiquement activée, des excitons, et des interactions d'échange qui existent entre excitons lors des collisions.

PACS
7135 - Excitons and related phenomena.
7170G - Exchange interactions.
7660E - Relaxation effects.

Key words
exchange interactions electron -- excitons -- nuclear spin lattice relaxation -- organic semiconductors -- spin dynamics -- triplet state