We have used low-field (1)H nuclear-magnetic resonance (NMR) spectroscopy and molecular dynamics (MD) to investigate the aggregation dynamics of magnetic particles in ionic ferrofluids (IFFs) in the presence of magnetic field gradients. At the beginning of the experiments, the measured NMR spectra were broad and asymmetric, exhibiting two features attributed to different dynamical environments of water protons, depending on the local strength of the field gradients. Hence, the spatial redistribution of the magnetic particles in the ferrofluid caused by the presence of an external magnetic field in a time scale of minutes can be monitored in real time, following the changes in the features of the NMR spectra during a period of about an hour. As previously reported [Heinrich et al., Phys. Rev. Lett., 2011, 106, 208301], in the homogeneous magnetic field of a NMR spectrometer, the aggregation of the particles of the IFF proceeds in two stages. The first stage corresponds to the gradual aggregation of monomers prior to and during the formation of chain-like structures. The second stage proceeds after the chains have reached a critical average length, favoring lateral association of the strings into hexagonal zipped-chain superstructures or bundles. In this work, we focus on the influence of a strongly inhomogeneous magnetic field on the aforementioned aggregation dynamics. The main observation is that, as the sample is immersed in a certain magnetic field gradient and kept there for a time τinh, magnetophoresis rapidly converts the ferrofluid into an aggregation state which finds its correspondence to a state on the evolution curve of the pristine sample in a homogeneous field. From the degree of aggregation reached at the time τinh, the IFF sample just evolves thereafter in the homogeneous field of the NMR spectrometer in exactly the same way as the pristine sample. The final equilibrium state always consists of a colloidal suspension of zipped-chain bundles with the chain axes aligned along the magnetic field direction.

Se presenta un técnica que permite codificar información de la distribución espacial de núcleos cuadrupolares con espín I>3/2 mediante la aplicación de pulsos de radiofrecuencia (RF) a distintas frecuencias de resonancia. El tratamiento teórico utilizado para describir la respuesta de un sistema con espín I=7/2 a una secuencia de dos pulsos de RF así como los experimentos preliminares realizados para demostrar la factibilidad de utilizar este método son presentados.

Se estudia teórica y experimentalmente la influencia de las interacciones y correlaciones multi-espín en la relajación del orden dipolar en cristales líquidos termotrópicos nemáticos. Con el objeto de separar las contribuciones provenientes de los protones de los anillos bencénicos de las de los grupos metilos, medimos los tiempos de relajación Zeeman (T1) y dipolar (T1D) en el PAA (para-azoxyanisole) y PAAd6 (en donde se cambian los grupos CH3 por CD3). Las mediciones cubren un amplio rango de frecuencias ( 103 - 3. 107 Hz). Encontramos que las fluctuaciones de orden del director (FOD) constituyen el principal mecanismo de relajación del orden dipolar, aún a altas frecuencias, y que existe una notable diferencia con la predicción del modelo semiclásico de pares de spines aislados, similarmente a lo observado previamente en los compuestos 8CB y HpAB(I). Debido a que en el PAAd6 se observa un gap similar al de los otros compuestos, se puede concluir que la discrepancia no está relacionada con las contribuciones de los protones de los grupos metilo. Por otro lado, el cálculo de T1D, mediante una teoría semiclásica que admite interacciones y correlaciones multispin, arroja que la inclusión de un segundo vecino en el anillo bencénico es irrelevante. Estos resultados sugieren, en consistencia con estudios del segundo momento de los espectros de absorción y de "espectros a campo cero", que la única interacción relevante para la relajación espín-red en estos compuestos, es la de los espines del anillo bencénico en posición orto. Concluimos que el origen de la discrepancia está en la suposición de orden débil, sobre la que se basa la teoría semiclásica. Una teoría más realista debe incluir las interacciones espín-espín durante el tiempo de vida de las fluctuaciones, y por lo tanto, debe tener carácter cuántico.

En este trabajo se presenta la primera evidencia experimental de fluctuaciones del director en la fase nemática de un cristal líquido liotrópico. El estudio fue realizado mediante la determinación de la relación de dispersión con la frecuencia de Larmor del tiempo de relajación espín-red en el rango de frecuencias de 2 KHz- 6.6 MHz. El sistema estudiado fue la mezcla ternaria: laurato de potasio / 1- decano / agua. Los resultados muestran que en las fases nemáticas, las fluctuaciones del director son el mecanismo de relajación más efectivo en el rango de bajas frecuencias de Larmor (≤ 100KHz). Por otro lado en el rango de altas frecuencias(> 100 KHz) se asignan dos mecanismos de relajación: i) reorientación molecular debido a la difusión traslacional sobre la superficie micelar y ii) intercambio molecular entre la micela y el bulk.

Se presenta un analisis de la relajacion espin-red en orden dipolar (T1D) en un rango de frecuencias de Larmor de 6.4 a 69 MHz. en diferentes cristales liquidos termotropicos, proponiendose que las fluctuaciones del ordenamiento orientacional constituyen el mecanismo de relajacion dominante. Se compara este resultado con los estudios realizados de la relajacion espin-red en orden Zeeman (T1) en los mismos compuestos, los cuales demostrarian que las fluctuaciones de orden dominan tal relajacion en frecuencias de Larmor del orden de los Khz, estableciendose de esta manera una compatibilidad entre ambos resultados.

En el presente trabajo se determina la evolucion con la temperatura de la longitud de coherencia local de cristales liquidos termotropicos en la fase nematica. Para ello, se mide la relacion de dispersion con la frecuencia de Larmor del tiempo de relajacion spin-red en el rango de frecuencia de 102 - 108 Hz. Se discute el significado fisico y su comportamiento con la temperatura del plateau observado a bajas frecuencias.

En este trabajo se presenta una técnica y se demuestra su factibilidad para codificar el espectro de nutación de núcleos cuadrupolares en la fase de la señal de inducción libre de Resonancia Cuadrupolar Nuclear, en lugar de hacerlo en la amplitud de la misma. Esta técnica se aplica a dos situaciones: i) medición del parámetro de asimetría del tensor de Gradiente de Campo Eléctrico y ii) en espectroscopía posicional e imágenes de núcleos cuadrupolares.

Se presenta una técnica que permite realizar imágenes simultáneamente de la distribución espacial de la densidad de núcleos cuadrupolares y simultáneamente de la distribución local de orientaciones entre la dirección de máximo gradiente de campo eléctrico que experimentan esos núcleos cuadrupolares y la dirección del campo de radiofrecuencia producido por la bobina. Ambas informaciones se codifican en el espectro de nutación de los espines, sin necesidad de aplicar un campo magnético externo de referencia. De esta manera la información espectroscópica contenida en el espectro de resonancia se mantiene inalterada.

En este trabajo se presenta un nuevo método rápido de imágenes por resonancia cuadrupolar nuclear. Esta nueva técnica permite obtener en forma correlacionada la distribución espacial de los núcleos cuadrupolares presentes en el objeto y su correspondiente información espectroscópica en un tiempo, al menos, un orden de magnitud menor al necesario con la técnica convencional. Esta disminución en el tiempo de adquisición de la información permite el monitoreo de parámetros físicos como presión y temperatura que influencian la línea de resonancia cuadrupolar. Para comprobar la factibilidad del método se propuso una distribución de temperatura variable sobre un objeto conocido y utilizando esta técnica se muestra su evolución temporal.

Combining nuclear magnetic resonance and molecular dynamics simulations, we unravel the long-time dynamics of a paradigmatic colloid with strong dipole-dipole interactions. In a homogeneous magnetic field, ionic ferrofluids exhibit a stepwise association process from ensembles of monomers over stringlike chains to bundles of hexagonal zipped-chain patches. We demonstrate that attractive van der Waals interactions due to charge-density fluctuations in the magnetic particles play the key role for the dynamical stabilization of the hexagonal superstructures against thermal dissociation. Our results give insight into the dynamics of self-organization in systems dominated by dipolar interactions.

In this work we propose the Nuclear Quadrupole Resonance (NQR) technique as an analytical method suitable for polymorphism detection in active parts (or active principles) of pharmaceuticals with high pharmacological risk. Samples of powder carbamazepine (5H-dibenz(b,f)-azepine-5-carboxamide) are studied. In its anhydrous state, this compound presents at least three different polymorphic forms: form III, the commercial one, form II, and form I. Of these, only form III possesses desirable therapeutic effects. By using the NQR technique, it was possible to characterize two of the three polymorphic phases (I and III) for anhydrous carbamazepine in few minutes at room temperature, detecting the characteristic frequencies of 14N nuclei (I=1) present in their chemical composition and in the frequency range 2.820-3.935 MHz. For form II, characteristic lines were not detected within this range of frequencies. The lines detected for form III are centered at the frequencies \nu_{1}^{III}=3.876 MHz, \nu_{2}^{III}=3.829 MHz, and \nu_{3}^{III}=2.909 MHz; and for form I centered at \nu_{1}^{I}=3.876 MHz, \nu_{2}^{I}=3.840 MHz, \nu_{3}^{I}=2.911 MHz, and \nu_{4}^{I}=2.830 MHz.

In this paper, we describe a method for measuring the average flow velocity of a sample by means of Nuclear Magnetic Resonance. This method is based on the Carr–Purcell–Meiboom–Gill (CPMG) sequence and does not require the application of any additional static or pulsed magnetic field gradients to the background magnetic field. The technique is based on analyzing the early-time behavior of the echo amplitudes of the CPMG sequence. Measurements of average flow velocity of water are presented. The experimental results show a linear relationship between the slope/y-intercept ratio of a linear fit of the first echoes in the CPMG sequence, and the average flow velocity of the flowing fluid. The proposed method can be implemented in low-cost Low-Field NMR spectrometers allowing a continuous monitoring of the average velocity of a fluid in almost real-time, even if the flow velocity changes rapidly.

A planar nuclear quadrupole resonance (NQR) sensor has been developed. The sensor is resilient to environmental noise and is capable of simultaneous independent multi-frequency operation. The device was constructed as an open multimodal birdcage structure, in which the higher modes, generally not used in magnetic resonance, are utilized for NQR detection. These modes have smooth distributions of the amplitudes of the corresponding radiofrequency magnetic fields everywhere along the sensor's surface. The phases of the fields, on the other hand, are cyclically shifted across the sensor's surface. Noise signals coming from distant sources, therefore, induce equal-magnitude cyclically phase-shifted currents in different parts of the sensor. When such cyclically phase-shifted currents arrive at the mode connection point, they destructively interfere with each other and are cancelled out. NQR signals of polycrystalline or disordered substances, however, are efficiently detected by these modes because they are insensitive to the phases of the excitation/detection. No blind spots exist along the sensor's surface. The sensor can be used for simultaneous detection of one or more substances in locations with environmental noise.

A birdcage coil capable of operating simultaneously and independently in three orthogonal dimensions has been developed. A co-rotational end-ring mode producing an RF field in the longitudinal direction was utilized in addition to the two common transverse orthogonal modes. Two conductor turns were used for each of the coil's windows, increasing its inductance by a factor of four, thereby, making the coil suitable for low-frequency applications. Two or three-frequency detection can be easily carried out with this device. Orthogonality of the coil's channels allows arbitrarily close frequency positioning of each resonant mode, potentially useful in wide-line NQR studies, in which simultaneous excitation/detection of signals from three adjacent regions of a single wide line can be performed. The coil's performance was evaluated using a three-dimensional scheme, in which a circularly polarized experiment was combined with a linearly polarized measurement at another frequency, resulting in SNR improvement by 55%.

A simple Q-damper device for active probe recovery time reduction is introduced along with a straightforward technique for the circuit's component value optimization. The device is inductively coupled to a probe through a coupling transformer positioned away from the main coil, which makes the design independent of the coil type being used. The Q-damper is a tuned circuit, which is resonant at the same frequency as the probe and can be actively interrupted. When the circuit is interrupted, it is detuned and, thereby, is uncoupled from the probe, which operates normally. Turning the device on leads to re-coupling of the circuits and causes splitting of the probe's resonance line, which can be observed through its drive port. A resistance of an appropriate value is introduced into the Q-damper circuit, resulting in smoothing of the resonance splitting into one broad line, representing the coupled system's low-Q state, in which the energy stored in the main coil is efficiently dissipated. The circuit's component values are optimized by monitoring the shape of this low-Q state. Probe recovery time reduction by, approximately, an order of magnitude has been obtained with this device. Application of the device during an NQR experiment led to an increase in the signal-to-noise ratio by a factor of 4.9.

This Letter presents a proton fast field cycling Nuclear Magnetic Resonance study of the molecular dynamics in the region above the smectic A-isotropic phase transition in thermotropic liquid crystals. The proton spin–lattice relaxation time was measured as a function of temperature at different Larmor frequencies and the experimental results were interpreted in term of the Landau–De Gennes theory. Mechanisms provided by both individual reorientational fluctuations and fluctuations of the local order parameter can be distinguished at the different Larmor frequency scales.