Électron Resonance spinique – Wikipedia

Avec l’aide de Résonance spinale électronique (court ESR ou Anglais résonance paramagnétique électronique , EPR ) Si l’absorption par micro-ondes résonante d’un échantillon est mesurée dans un champ magnétique externe. Cela en fait une méthode très appropriée pour examiner les échantillons qui ont un moment magnétique permanent (électrons non appariés).

La première expérience ESR a été réalisée par Jewgeni Konstantinowitsch Sawoiski à Kazan en 1944. Quoi qu’il en soit, Brebis Bleaney a été développé en Grande-Bretagne. Sawoiski a observé l’absorption de résonance de l’énergie de diffusion dans les sels paramagnétiques tels que le sulfate de cuivre et le chlorure de manganèse (II) dans les conditions définies de la force du champ magnétique statique. David Halliday et Robert Cummerow à Pittsburgh ont également découvert l’ESR indépendamment et l’ont publié en 1946.

Si vous apportez un échantillon avec un moment magnétique permanent à un champ magnétique, les états d’énergie dégénérés se divisent (effet Zeeman). L’effet Zeeman est souvent examiné en utilisant des transitions entre les niveaux de différents nombres quantiques principaux; En revanche, l’ESR est des transitions entre les niveaux même Le principal nombre quantique observé: par rayonnement avec un micro-ondes, dont l’énergie correspond à la division du niveau, l’absorption conduit.

En pratique, l’échantillon à examiner est irradié dans un champ magnétique variable avec un micro-ondes de fréquence solide. Le spectre d’absorption enregistré permet de tirer des conclusions sur l’environnement magnétique des moments magnétiques (voir G-Factor).

Dans la spectroscopie ESR, seules des substances avec un ou plusieurs électrons non appariées peuvent être examinées. Les exemples typiques sont:

La spectroscopie ESR est utilisée, par exemple, en biophysique et en physique des semi-conducteurs. L’ESR peut être effectuée sur des échantillons biologiques naturels. Cela peut examiner les tissus malades et faire des déclarations sur le matériau irradié en utilisant la concentration radicale.

L’ESR est également une méthode d’examen dans la recherche matérielle. Dans la contamination photovoltaïque du matériau, peut être limitée en caractérisant les défauts paramagnétiques. ^[2]

L’ESR convient à la structure des macromolécules, telles que les protéines, les lipides, les lipides, l’ADN ou l’ARN, si vous associez les macromolécules avec des spinmarkers au préalable. Les nitroxydes sont utilisés comme spinmarkers pour les protéines, qui contiennent un électron non apparié, qui est délocalisé par la liaison à N-O, et qui se lie à la cystéine dans une séquence d’acides aminés. À partir des spectres ESR, les distances entre deux spinmarkers liés peuvent être déterminés et donc des conclusions à z. B. Tirez le pliage des brins protéiques. Une procédure établie est la résonance électronique double électronique (cerf), une variante pulsée de l’ESR, dans laquelle les impulsions non chevauchantes sont diffusées à différentes fréquences. La méthode convient également aux études sur les interactions des membranes protéiques. ^[3]

La résonance de spin-up électronique à bande étroite des granistes en fer en yttrium monocristalline dans le champ magnétique est utilisée pour fabriquer des filtres à micro-ondes (filtre YIG) et des résonateurs.

Un champ magnétique statique (principalement homogène), dans lequel se trouvent des atomes ou des molécules avec des coquilles électroniques non complétées, augmente la dégénérescence énergétique des conditions (effet Zeeman). Cette scission est proportionnelle au champ magnétique créé dans la première approximation

${displaystyle h}$

:

${Displaystyle {Begin{Alignedat}{2}E_{RM {Zee}&=GCDOT Mu _{0}&cdot Mu _{Mathrm {B} }Cdot M_{J} CDOT H\&=G&&cdot Mu _{Mathrm {B} CDOT M_{J} CDOT BEND{ALIGNEDAT} }}$

avec

Chaque niveau d’énergie magnétique a donc la distance

${displayStyle e_ {0} = gcdot mu _ {0} cdot mu _ {mathrm {b}} cdot h}$

de l’état voisin suivant (division équidistante). Les transitions dipolaires magnétiques entre les niveaux voisines sont possibles entre les conditions (

${displaystyle delta m_ {j} = pm 1}$

).

Si vous mettez une zone de changement à haute fréquence perpendiculaire au champ magnétique statique (par exemple avec la bande X 9 à 10 GHz), ces transitions peuvent être spécifiquement stimulées. Pour ce faire, l’énergie magnétique doit

${displayStyle e_ {0}}$

L’énergie micro-ondes

${displayStyle h, f}$

sont équivalents à. Dans ce cas, le rayonnement micro-ondes de la fréquence

${displaystyle f}$

Émis ou absorbé, vous observez l’absorption de résonance.

Dans le cas de la réponse paramagnétique, cela se traduit par la condition de résonance (également appelée “équation de base de la spectroscopie EPR”): ^[4]

${displayStyle gcdot mu _ {0} cdot mu _ {mathrm {b}} cdot h = hcdot f}$

Le facteur G (ou facteur Landé) relie la taille du moment magnétique d’un atome avec son impression rotative globale:

• pour le magnétisme des chemins de fer pure (c’est-à-dire Spin
  ${displayStyle s = 0}$

  ) est

  ${displayStyle g = 1}$

  

• Pour le spin pur-magnétisme (c’est-à-dire l’impulsion ferroviaire
  ${displayStyle l = 0}$

  ) est applicable

  ${displayStyle g = 2}$

  (Plus précisément 2,002322).

En général, la relation suivante peut être spécifiée:

${DisplayStyle g = 1+ {frac {j (j + 1) + s (s + 1) -l (l + 1)} {2j (j + 1)}}}$

.

Cette formule peut être dérivée du modèle vectoriel de la physique atomique.

1. ↑ G. Schwedt; Taschen Atlas de la chimie alimentaire; 2. voll. u. Erw. Éd.; Wiley-VCH, Weinheim 2005.
2. ↑ W. Hoppe et al., Biophysik, Springer Verlag, 1982.
3. ↑ Malte Drescher: Spectroscopie d’ekesenresonanz . Dans: Chimie à notre époque . Groupe quarante-six , Non. 3 , 2012, S. 150–157 , est ce que je: 10.1002 / ciuz.201200581 .
4. ↑ Spectroscopie par résonance paramagnétique (EPR). Consulté le 30 août 2012 .