O que é uma ressonância de rotação de elétrons?
A ressonância de rotação eletrônica (ESR) é uma forma de espectroscopia usada em materiais paramagnéticos - materiais que se tornam magnéticos quando expostos a um campo magnético externo. A ESR também é chamada de ressonância paramagnética eletrônica, ou EPR. A ressonância eletrônica de rotação possui uma variedade de aplicações em química e biologia e até tem usos em campos como computação quântica.
Um elétron carrega uma carga e giros. Portanto, induz um momento magnético. Se colocado em um campo magnético externo, o momento magnético do elétron será alinhado com a direção do campo magnético. Também é possível que o elétron alinhe na direção oposta do campo magnético, mas isso requer mais energia e não é o estado natural do elétron. Esta é a base científica para a ressonância de rotação de elétrons.Os elétrons não emparelhados absorverão a energia eletromagnética e se moverão para um estado de energia mais alto, alinhando seus momentos magnéticos para serem opostos ao campo magnético aplicado externamente. A frequência de energia absorvida pelos elétrons indica a estrutura química da molécula à qual estão ligados. Dessa forma, a ressonância de rotação eletrônica pode ser usada para determinar a composição química de diferentes materiais.
É fundamental que a substância tenha elétrons não emparelhados. Isso ocorre porque os elétrons emparelhados, de acordo com o princípio de exclusão de Pauli, terão giros em direções opostas e, portanto, nenhum momento magnético líquido. Esses materiais são conhecidos como diamagnéticos e não são adequados para ESR.
Como em outras técnicas de espectroscopia de ressonância, os elétrons usados na ressonância de rotação de elétrons devem poder relaxar e retornar aos seus estados de energia mais baixa. Caso contrário, todos os elétrons serão excitado e nenhuma absorção adicional será possível. Nesse caso, não haverá nada a medir e, consequentemente, nenhum sinal será produzido. Relaxamento de torta de rotação, onde um elétron fornece energia ao seu ambiente e relaxamento de rotação, onde um elétron fornece energia a outro elétron, são os dois métodos em que podem ocorrer relaxamento.
ESR é especialmente adequado para a detecção de radicais livres, que são um conjunto de moléculas altamente reativas com elétrons não emparelhados. Sabe -se que os radicais livres são a causa de várias doenças, envenenamentos e até cânceres. Eles também causam a deterioração do esmalte dos dentes a uma taxa conhecida, o que significa que a ressonância de rotação de elétrons pode ser usada para namorar dentes e, por extensão, humanos. O excesso de radicais livres também está presente em cerveja e vinho que passam de sua vida útil.
ESR também é um candidato líder em várias tecnologias de ponta. Isso inclui fotossíntese artificial e computação quântica. Neste último, por ESR de ajuste fino para WorK Em um único elétron em vez de um grupo de elétrons, pode ser criado um portão lógico que corresponda aos estados de energia do momento magnético do elétron.