J. Physique Lett. 39, 147-150 (1978)
DOI: 10.1051/jphyslet:019780039010014700

Entangled polymer chain solutions. Interpretation of the dipolar spin coupling modulation effect observed on NMR spectra

J.P. Cohen-Addad

Laboratoire de Spectrométrie Physique associé au CNRS, Université Scientifique et Médicale de Grenoble, B.P. 53, 38041 Grenoble Cedex, France

Abstract
Concentrated entangled polymer chain solutions are known to exhibit a NMR spectrum narrowing effect upon sample rotation. However, the expected side bands normally induced by dipolar coupling modulation are not observed. To explain this property, the spin-system response to a driving field is calculated to fourth order in the dipolar spin interaction, taking the spin coupling modulation into consideration. The fourth moment of the whole spectrum is exactly expressed. It is shown that the spin interaction modulation effect depends upon the resonance line shape observed without modulation ; i) the side bands should be well observable when the resonance line has a gaussian shape; ii) the side band amplitudes become negligible when the resonance line has a nearly lorentzian shape.

Résumé
Il est maintenant bien connu que les spectres RMN observés sur les solutions concentrées de chaines de polymères enchevêtrées présentent un effet de rétrécissement induit par rotation de l'échantillon. Cependant, contrairement à ce qu'on attend d'une modulation du couplage dipolaire, aucune bande latérale n'est observable. Cette propriété est expliquée à partir de la réponse du système de spins calculée au quatrième ordre et en tenant compte de la modulation du couplage de spins. Une expression exacte du quatrième moment de l'ensemble du spectre est donnée. Il est montré que l'effet de cette modulation dépend de la forme de raie de résonance observée en l'absence de modulation ; i) les bandes latérales doivent être bien observables lorsque la raie de résonance est gaussienne; ii) leur amplitude doit être négligeable lorsque la forme de la raie de résonance tend vers une lorentzienne.

PACS
6125H - Structure of macromolecular and polymer solutions solubility, swelling, etc.: polymer melts.
7660 - Nuclear magnetic resonance and relaxation condensed matter.

Key words
NMR line breadth -- polymer solutions -- dipolar spin coupling modulation effect -- NMR spectra -- sample rotation -- spin interaction modulation effect -- resonance line shape -- gaussian shape -- lorentzian shape -- entangled polymer chain solutions -- spin system response