磁気双極子相互作用のソースを表示

'''磁気双極子相互作用'''または'''双極子カップリング'''は、2つの[[磁気双極子]]間の直接相互作用のことである。

古典的な磁気双極子相互作用の例としては、2つ磁石の間に働く引力・斥力がある。2つの磁石の位置・向きによって引力が働いたり斥力が働いたりする。相互作用は2つの磁石が近いほど強くなる。相互作用の[[ポテンシャルエネルギー]]は、

::<math> E = - \frac{ \mu_0 } {4 \pi r_{jk}^3 } \left( 3 (\mathbf{m}_j \cdot \mathbf{e}_{jk})  (\mathbf{m}_k \cdot \mathbf{e}_{jk}) - \mathbf{m}_j \cdot \mathbf{m}_k \right) </math>

ここで、'''e'''<sub>jk</sub>は２つの双極子'''m'''<sub>k</sub>と'''m'''<sub>j</sub>の中心を結ぶ直線に平行な単位ベクトルである。
r<sub>jk</sub>は2つの磁気双極子の間の距離である。

量子力学における[[スピン角運動量|スピン]]は、磁気双極子モーメントを持っている。よってスピンは磁気双極子として見なせるため、スピンの間には磁気双極子相互作用が働く。
核スピン間の相互作用は、以下のように表せる。
::<math>\mathbf{H} = - \frac{ \mu_0 }{ 4 \pi r_{jk}^3 } \left( 3 (\gamma_j \hbar\mathbf{I}_j \cdot \mathbf{e}_{jk}) (\gamma_k \hbar\mathbf{I}_k \cdot \mathbf{e}_{jk}) - \gamma_j \hbar\mathbf{I}_j \cdot \gamma_k \hbar\mathbf{I}_k \right)</math>

<math>\gamma_j</math>、<math>\gamma_k</math>はそれぞれのスピンの[[磁気回転比]]である。

==双極子カップリングとNMR分光法==
{{main|核磁気共鳴|核磁気共鳴分光法}}
双極子カップリングは既知の物理定数と核間距離のマイナス3乗にのみ依存するので、分子構造の研究において非常に重要である。
双極子カップリングの見積もりは、スペクトルから核間距離と分子の幾何学的構造や、さらに特にアモルファス材料における[[核磁気共鳴結晶学]]につながる固体状態の分子内距離を与える。

核間の磁気双極子カップリングは多くの構造情報を含んでいるが、等方性溶液では回転拡散によって平均化されて０になる。
しかし核スピン緩和の効果は[[オーバーハウザー効果]](NOE)として観測される。

溶液内の分子は、空間的に異方性の磁気相互作用（双極子カップリングなど）の不完全な平均化につながる部分的アラインメントを示す。
[[残余双極子カップリング]](RDC)が起こる。
RDCは分子の「遅い」ダイナミクスについての情報を与える。

==参考文献==
*Malcolm H. Levitt , ''Spin Dynamics: Basics of Nuclear Magnetic Resonance''. ISBN 0-471-48922-0.
==関連項目==
*[[Jカップリング]]
*[[マジック角]]
*[[残余双極子カップリング]]
*[[オーバーハウザー効果]]
*[[磁気モーメント]]

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[[Category:電磁気学]]
[[Category:核磁気共鳴]]