Каков Электронный спиновый резонанс?
Электронный спиновый резонанс (ESR) является формой спектроскопии, используемой на парамагнитных материалах — материалы, которые становятся магнитными когда подвергнуто действию внешнего магнитного поля. ESR также упоминается как электронный парамагнитный резонанс, или EPR. Электронный спиновый резонанс имеет множество приложений в химии и биологии, и даже имеет использование в областях, таких как квантовое вычисление.
электрон несет налог и спины. Это поэтому вызывает магнитный момент. Если помещено во внешнее магнитное поле, electron с магнитный момент выровняет к руководству магнитного поля. Для электрона также возможно выровнять в противоположном направлении магнитного поля, но это требует большего количества энергии и не является естественным состоянием электрона. Это - научный фундамент для электронного спинового резонанса.
С ESR, вещество с молекулами, у которых есть дополнительные, или непарные, электроны, помещено в магнитное поле, и энергия, обычно в форме микроволновых печей, применена к этому. Непарные электроны будут абсорбировать электромагнитную энергию и двигаться в более высокое энергетическое состояние, перестраивая их магнитные моменты, чтобы быть противоположными внешне примененного магнитного поля. Частота энергии, поглощенной электронами, указывает на химическую структуру молекулы, к которой они присоединены. Этим путем, электронный спиновый резонанс может использоваться, чтобы определить химический состав различных материалов.
Важно, что у вещества есть непарные электроны. Это - то, потому что у парных электронов, за Принцип Исключения Pauli, будут спины в противоположных направлениях и, поэтому, никакой чистый магнитный момент. Эти материалы являются известными как диамагнитные и не являются подходящими для ESR.
Как с другими методиками спектроскопии резонанса, электронам, используемым в электронном спиновом резонансе, нужно позволить ослабиться и возвратиться к их более низким энергетическим состояниям. В противном случае все электроны будут взволнованы, и никакое дальнейшее поглощение не будет возможно. В этом случае, не будет ничего, чтобы иметь размеры и, последовательно, никакой сигнал не будет произведен. Спин-решеточная релаксация, где электрон дает энергию своей среде, и спнн-спиновую релаксацию, где электрон дает энергию другому электрону, является двумя методами, посредством чего расслабление может произойти.
ESR особенно хорошо подходит для обнаружения свободных радикалов, которые являются рядом очень реактивных молекул с непарными электронами. Свободные радикалы, как известно, являются причиной нескольких болезней, отравлений, и даже раковых образований. Они также вызывают затухание зубной эмали при известном уровне, что означает, что электронный спиновый резонанс может привыкнуть к зубам даты и, растяжением, людьми. Лишние свободные радикалы также присутствуют в исчерпанной питательной среде и вине, которые проходят их продолжительность хранения.
ESR - также ведущий кандидат в нескольких передовых технологиях. Они включают искусственный фотохимический синтез и квантовое вычисление. В последнем, подстраивая ESR, чтобы работать над единственным электроном вместо группы электронов, логический впускной литник может быть создан, который соответствует энергетическим состояниям electron с магнитный момент.