Electron spin resonance (ESR) เป็นรูปแบบของสเปกโทรสโกปีที่ใช้กับวัสดุพาราแมกเนติกส์ - วัสดุที่กลายเป็นแม่เหล็กเมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กภายนอก ESR เรียกอีกอย่างว่า resonance อิเล็กตรอน paramagnetic หรือ EPR resonance ปั่นอิเล็กตรอนมีการใช้งานที่หลากหลายในด้านเคมีและชีววิทยาและยังมีการใช้งานในด้านต่าง ๆ เช่นการคำนวณควอนตัม
อิเล็กตรอนมีประจุและสปิน มันทำให้เกิดช่วงเวลาแม่เหล็ก ถ้าวางไว้ในสนามแม่เหล็กภายนอกสนามแม่เหล็กของอิเล็กตรอนจะสอดคล้องกับทิศทางของสนามแม่เหล็ก นอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่อิเล็กตรอนจะเรียงตัวในทิศทางตรงกันข้ามของสนามแม่เหล็ก แต่ต้องใช้พลังงานมากกว่าและไม่ใช่สถานะตามธรรมชาติของอิเล็กตรอน นี่คือรากฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการสั่นพ้องของอิเล็กตรอน
ด้วย ESR สารที่มีโมเลกุลที่มีหรือไม่มีคู่อิเล็กตรอนจะถูกวางลงในสนามแม่เหล็กและพลังงานซึ่งโดยปกติจะอยู่ในรูปของไมโครเวฟ อิเล็กตรอนที่ไม่ได้จับคู่จะดูดซับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและย้ายไปยังสถานะพลังงานที่สูงขึ้นโดยการจัดช่วงเวลาแม่เหล็กของพวกเขาให้อยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับสนามแม่เหล็กที่ใช้ภายนอก ความถี่ของพลังงานที่ดูดซับโดยอิเล็กตรอนแสดงถึงโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลที่พวกมันยึดติดอยู่ ด้วยวิธีนี้สามารถใช้เรโซแนนสปินอิเล็กตรอนเพื่อกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุต่าง ๆ
จำเป็นอย่างยิ่งที่สารนั้นจะต้องมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีคุณสมบัติ นี่เป็นเพราะอิเล็กตรอนที่จับคู่ตามหลักการยกเว้นของ Pauli จะมีการหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามดังนั้นจึงไม่มีช่วงเวลาแม่เหล็กสุทธิ วัสดุเหล่านี้เรียกว่า diamagnetic และไม่เหมาะสำหรับ ESR
เช่นเดียวกับเทคนิคสเปคตรัมเรโซแนนซ์อื่น ๆ อิเล็กตรอนที่ใช้ในการหมุนด้วยคลื่นอิเล็กตรอนจะต้องได้รับอนุญาตให้ผ่อนคลายและกลับสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่า ถ้าไม่เช่นนั้นอิเล็กตรอนทุกตัวจะตื่นเต้นและจะไม่มีการดูดซึมอีกต่อไป ในกรณีนี้จะไม่มีสิ่งใดที่ต้องวัดและดังนั้นจะไม่มีสัญญาณใด ๆ เกิดขึ้น การผ่อนคลายแบบสปิตแลททิสซึ่งอิเล็กตรอนให้พลังงานแก่สภาพแวดล้อมและการผ่อนคลายแบบสปินซึ่งอิเล็กตรอนให้พลังงานแก่อิเล็กตรอนอีกตัวเป็นวิธีการสองแบบที่สามารถเกิดการผ่อนคลายได้
ESR นั้นเหมาะสมอย่างยิ่งกับการตรวจจับอนุมูลอิสระซึ่งเป็นชุดของโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูงพร้อมกับอิเล็กตรอนที่ไม่มีการจับคู่ อนุมูลอิสระเป็นสาเหตุของโรคพิษและมะเร็งหลายชนิด พวกเขายังทำให้เกิดการสลายตัวของฟันเคลือบฟันในอัตราที่เป็นที่รู้จักซึ่งหมายความว่าเสียงสะท้อนอิเล็กตรอนหมุนสามารถใช้ในการฟันวันที่และโดยการขยายมนุษย์ อนุมูลอิสระส่วนเกินยังมีอยู่ในเบียร์และไวน์ที่มีอายุการเก็บรักษา
ESR ยังเป็นผู้นำในด้านเทคโนโลยีที่ทันสมัยหลายอย่าง ซึ่งรวมถึงการสังเคราะห์ด้วยแสงสังเคราะห์และการคำนวณควอนตัม ในหลังโดยการปรับจูน ESR เพื่อทำงานกับอิเล็กตรอนเดี่ยวแทนที่จะเป็นกลุ่มของอิเล็กตรอนสามารถสร้างประตูตรรกะที่สอดคล้องกับสถานะพลังงานของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอน
