Τι είναι ο συντονισμός των ηλεκτρονίων;

Ο συντονισμός περιστροφής ηλεκτρονίων (ESR) είναι μια μορφή φασματοσκοπίας που χρησιμοποιείται σε παραμαγνητικά υλικά mdash;Υλικά που γίνονται μαγνητικά όταν εκτίθενται σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.Το ESR αναφέρεται επίσης ως ηλεκτρονικός παραμαγνητικός συντονισμός ή EPR.Ο συντονισμός περιστροφής ηλεκτρονίων έχει μια ποικιλία εφαρμογών στη χημεία και τη βιολογία και έχει ακόμη χρήσεις σε πεδία όπως κβαντικό υπολογισμό.

Ένα ηλεκτρόνιο φέρει φορτίο και περιστροφές.Επομένως, προκαλεί μια μαγνητική στιγμή.Εάν τοποθετηθεί σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, η μαγνητική ροπή του ηλεκτρονίου θα ευθυγραμμιστεί με την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου.Είναι επίσης δυνατό να ευθυγραμμιστεί το ηλεκτρόνιο προς την αντίθετη κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, αλλά αυτό απαιτεί περισσότερη ενέργεια και δεν είναι η φυσική κατάσταση του ηλεκτρονίου.Αυτό είναι το επιστημονικό θεμέλιο για τον συντονισμό των ηλεκτρονικών περιστροφών.

με ESR, μια ουσία με μόρια που έχουν επιπλέον ή μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια τοποθετούνται σε μαγνητικό πεδίο και ενέργεια, συνήθως με τη μορφή μικροκυμάτων, εφαρμόζεται σε αυτό.Τα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια θα απορροφήσουν την ηλεκτρομαγνητική ενέργεια και θα μετακινηθούν σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση, ευθυγραμμίζοντας τις μαγνητικές τους στιγμές για να είναι αντίθετες από το εξωτερικά εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο.Η συχνότητα της ενέργειας που απορροφάται από τα ηλεκτρόνια υποδεικνύει τη χημική δομή του μορίου στο οποίο συνδέονται.Με αυτόν τον τρόπο, ο συντονισμός περιστροφής ηλεκτρονίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της χημικής σύνθεσης διαφορετικών υλικών.Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια, σύμφωνα με την αρχή του αποκλεισμού Pauli, θα έχουν περιστροφές σε αντίθετες κατευθύνσεις και, ως εκ τούτου, καμία καθαρή μαγνητική στιγμή.Αυτά τα υλικά είναι γνωστά ως διαμαγνητικά και δεν είναι κατάλληλα για ESR

όπως και με άλλες τεχνικές φασματοσκοπίας συντονισμού, τα ηλεκτρόνια που χρησιμοποιούνται στον συντονισμό των ηλεκτρονίων πρέπει να επιτρέπεται να χαλαρώσουν και να επιστρέψουν στις χαμηλότερες ενεργειακές τους καταστάσεις.Εάν όχι, όλα τα ηλεκτρόνια θα διεγερθούν και δεν θα είναι δυνατή η απορρόφηση.Σε αυτή την περίπτωση, δεν θα υπάρχει τίποτα για να μετρηθεί και, κατά συνέπεια, δεν θα παραχθεί κανένα σήμα.Χαλάρωση spin-lattice, όπου ένα ηλεκτρόνιο δίνει ενέργεια στο περιβάλλον του και η χαλάρωση του spin-spin, όπου ένα ηλεκτρόνιο δίνει ενέργεια σε άλλο ηλεκτρόνιο, είναι οι δύο μεθόδους με τις οποίες μπορεί να συμβεί χαλάρωση.

esr είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την ανίχνευση της ελεύθερηςριζοσπάστες, οι οποίες είναι ένα σύνολο από εξαιρετικά αντιδραστικά μόρια με μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια.Οι ελεύθερες ρίζες είναι γνωστό ότι είναι η αιτία αρκετών ασθενειών, δηλητηρίασης και ακόμη και καρκίνου.Προκαλούν επίσης την αποσύνθεση του σμάλτου των δοντιών με γνωστό ρυθμό, που σημαίνει ότι ο συντονισμός περιστροφής ηλεκτρονίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί μέχρι τα δόντια και, κατ 'επέκταση, οι άνθρωποι.Οι υπερβολικές ελεύθερες ρίζες υπάρχουν επίσης σε μπύρα και κρασί που περνούν από τη διάρκεια ζωής τους. Το ESR είναι επίσης κορυφαίος υποψήφιος σε αρκετές τεχνολογίες αιχμής.Αυτές περιλαμβάνουν τεχνητή φωτοσύνθεση και κβαντική πληροφορική.Στο τελευταίο, με την τελειοποίηση του ESR για να εργαστείτε σε ένα μόνο ηλεκτρόνιο αντί για μια ομάδα ηλεκτρονίων, μπορεί να δημιουργηθεί μια λογική πύλη που αντιστοιχεί στις ενεργειακές καταστάσεις της μαγνητικής στιγμής του ηλεκτρονίου.