Акустический ядерный магнитный резонанс (АЯМР) - поглощение энергии акустических волн определенной частоты (избирательное поглощение фононов) системой ядерных спинов твердого тела, возникающее при совпадении частоты УЗ с интервалом между энергетическими уровнями ядерных спинов во внешнем магнитном или внутрикристаллическом поле. Это явление аналогично ядерному магнитному резонансу (ЯМР).

Известно несколько механизмов, ответственных за поглощение энергии акустических волн ядерными спинами (ядерные спин-фононные взаимодействия). Так, для диэлектриков с ядерными спинами наиболее существенны модуляция акустической волной электрического впутрикристаллического поля и возникновение при этом переменных градиентов электрическеского поля, взаимодействующих с квадрупольными моментами ядер. Для ядер с I = 1/2, у которых отсутствуют квадрупольные моменты, преобладает модуляция магнитных диполь-дипольных взаимодействий. В парамагнетиках, где существует сильная связь электронов с ядрами, спин-фононное взаимодействие осуществляется посредством модуляции сверхтонких электронно-ядерных взаимодействий. Распространение акустической волны в проводящей среде, содержащей свободные электроны, приводит к возникновению переменного магнитного поля, воздействующего на ядерные спины. Однако при наличии достаточно большого квадрупольного момента в проводниках может действовать и квадрупольный механизм. Установлено, что спин-фононная связь усиливается за счет дефектов, создающих дополнительные локальные градиенты электрического поля на ядрах.

Изучение АЯМР проводится на УЗ-частотах 1-100 МГц двумя методами. В первом - непосредственно измеряется дополнительное поглощение звука в образце при резонансе. Коэффициент поглощения

где W - вероятность переходов между ядерными спиновыми уровнями n и m под действием УЗ с частотой . - разность населенностей уровней, и V - плотность и объем образца, v - скорость распространения УЗ-волны. Поскольку 10^-6-10^-9 см^-1, то для достижения необходимой чувствительности используются те же методы, что и в ЯМР. Измерительный генератор, возбуждающий составной резонатор (образец + пьезопреобразователь), настраивается на одну из собственных частот резонатора. К образцу прикладывается магнитное поле, которое медленно изменяется. Дополнительное поглощение акустической энергии ядерной спин-системой проявляется в изменении амплитуды напряжения на выходе генератора при прохождении магнитным полем значения, соответствующего АЯМР. Во втором методе используется акустическое насыщение ядерных спиновых уровней. Резонансные акустические колебания возбуждают переходы между спиновыми уровнями, а возникающее при этом изменение населенностей уровней измеряется по интенсивности сигналов ЯМР. Вследствие акустического возбуждения спиновых переходов разность населенностей уровней, а следовательно, и интенсивность сигналов ЯМР уменьшаются в отношении

где А₀ - первоначальная интенсивность сигнала, А - интенсивность сигнала при акустическом воздействии, - время спин-решеточной релаксации, определяется характером распространения акустических волн в образце.

Метод АЯМР обладает рядом дополнительных возможностей по сравнению с ЯМР, что связано с отличными от ЯМР правилами отбора для переходов и особенностями ядерного спин-фононного взаимодействия. Наиболее подробно методом АЯМР были изучены механизмы спин-фононных взаимодействий в различных диэлектриках, что позволило усовершенствовать теорию внутрикристаллических электрических полей и вычислить ряд параметров кристаллической решетки, например угловые характеристики химических связей, градиенты электрических полей на ядрах. Разработан способ оценки дефектности кристаллов на основе изучения спин-фононных взаимодействий и сравнения ширины линий АЯМР и ЯМР. Использование двойных магнитоакустических резонансов позволило исследовать ряд новых явлений: динамическую поляризацию атомных ядер ультразвуком, акустические многоквантовые переходы в многоуровневых неэквидистантных ядерных и электронно-ядерных системах. Высокая чувствительность позволяет применять двойные резонансы к изучению АЯМР ядер с малой концентрацией или слабым спин-фононным взаимодействием. Методом АЯМР были исследованы монокристаллы металлов, сплавов и низкоомных полупроводников. Такие исследования с помощью ЯМР ограничиваются только глубиной скин-слоя, в то время как использование АЯМР позволяет изучать образцы больших объемов. Причем в ряде случаев для кристаллов с высокой проводимостью АЯМР является единственным методом исследования спиновых систем (например, для ядер рения). Очень большое резонансное поглощение звука ( см^-1) обнаружено на спинах магнитоактивных ядер в антиферромагнетиках типа "плоскость легкого намагничивания", что связано с сильным электронно-ядерным взаимодействием. Такие вещества являются модельными образцами для исследования различных нелинейных эффектов. Так, в условиях АЯМР был обнаружен солитонный характер распространения акустических импульсов, что ранее наблюдалось в основном в оптическом диапазоне.