KIP-Veröffentlichungen

Die physikalischen Eigenschaften amorpher Festkörper werden bei Temperaturen unterhalb von 1 K durch Tunnelsysteme (TS) bestimmt. In nichtmagnetischen Gläsern beobachtet man eine Magnetfeldabhängigkeit der Zwei-Puls-Polarisationsechoamplitude. Sie lässt sich auf die Wechselwirkung elektrischer Kernquadrupolmomente mit lokalen elektrischen Feldgradienten in den beiden Potentialmulden des TS, und auf die paarweise Wechselwirkung von magnetischen Kerndipolmomenten zurückführen. Ein TS, das Kernmomente enthält, weist entsprechend der jeweiligen Kernspinzustände eine Feinstrukturaufspaltung der beiden Tunnelniveaus auf. Sowohl Kernquadrupolmomente als auch Kerndipolmomente bewirken eine Modulation der Echoamplitude mit steigendem Pulsabstand. Die Frequenzen, welche die resultierende Schwebung charakterisieren, sind durch die Feinstrukturaufspaltungen gegeben. Legt man ein Magnetfeld an, so beeinflusst dieses die Energieniveaus des TS und damit auch die Echoamplitude. Mit dem Ziel, die mikroskopischen Eigenschaften der TS aufzudecken, wird in dieser Arbeit der Effekt von Quadrupol- und Dipolwechselwirkungen auf die Echoamplitude in normalem und teildeuteriertem Glyzerin gemessen und mit numerischen Rechnungen verglichen, die auf einem mikroskopischen Modell der Tunnelbewegung basieren.

It is generally accepted that atomic tunnelling systems (TS) govern the behaviour of amorphous solids at temperatures below 1 K. The recent discovery of magnetic field effects on the amplitude of two-pulse polarisation echoes in non-magnetic glasses has provided a unique experimental tool to probe the microscopic nature of TSs. The observed magnetic field effects are attributed to the interaction of electric quadrupole moments with local electric field gradients in the two wells of the TS and the mutual interaction of nuclear magnetic dipole moments. A TS carrying a nuclear moment exhibits a fine structure of the tunnelling levels according to the nuclear magnetic spin states. An external magnetic field influences the level structure of the TSs and, consequently, the echo amplitude. Both, nuclear dipole and quadrupole moments give rise to modulations of the echo amplitude as the delay time between the two pulses is varied, with characterisation frequencies determined by the energies of the corresponding level splittings. The objective of this thesis is to reveal the microscopic properties of TSs by measuring the effect of the quadrupole and dipole interactions on the echo amplitude in natural and selectively deuterated glycerol and compare them to numerical calculations based on a microscopic model of the tunnelling motion.