北京大学电子自旋共振

1、电子自旋共振的基本原理电子自旋共振的基本原理 Electron Paramagnetic Resonance（EPR),Electron Spin Resonance（ESR）4.1 ESR的研究对象的研究对象在原理及仪器上，在原理及仪器上，ESR与与NMR非常近似非常近似，但是但是，ESR研究研究的是的是含有含有未成对电子未成对电子的顺磁性物质的顺磁性物质电子的磁共振电子的磁共振 电子电子自旋磁矩自旋磁矩的磁共振的磁共振电子轨道磁矩的磁共振电子轨道磁矩的磁共振在许多情形中，轨道磁矩的贡献很小，分子中的磁在许多情形中，轨道磁矩的贡献很小，分子中的磁矩主要是矩主要是自旋磁矩自旋磁矩贡献的贡献的

2、根据保里原理根据保里原理: :每个分子轨道上不能存在两个自旋态相同的电子，每个分子轨道上不能存在两个自旋态相同的电子，因而各个轨道上已成对的电子自旋运动产生的磁矩因而各个轨道上已成对的电子自旋运动产生的磁矩是相互抵消的，只有存在未成对电子的物质才具有是相互抵消的，只有存在未成对电子的物质才具有永久磁矩，它在外磁场中呈现顺磁性。永久磁矩，它在外磁场中呈现顺磁性。物质的顺磁性是由分子的永久磁矩引起的物质的顺磁性是由分子的永久磁矩引起的 ESR只能研究具有只能研究具有未成对电子未成对电子的化合物的化合物ESR的研究对象的研究对象（P100102）：）： 自由基自由基：分子中含有一个未成对电子的物质，

3、如二苯苦基：分子中含有一个未成对电子的物质，如二苯苦基 肼基（肼基（DPPH），蒽的正离子（），蒽的正离子（An）或负离子（）或负离子（An-）等）等 双基（双基（Biradical）或多基（）或多基（Polyradical）：）：在一在一 个分子中含有两个或两个以上未成对电子的化合物，但它个分子中含有两个或两个以上未成对电子的化合物，但它 们的未成对电子相距较远，相互作用较弱。们的未成对电子相距较远，相互作用较弱。 三重态分子三重态分子（triplet molecule）：这种化合物的分子）：这种化合物的分子 轨道中含有两个未成对电子，且相距很近，彼此之间有很轨道中含有两个未成对电子，且相距

4、很近，彼此之间有很 强的相互作用。如氧分子。强的相互作用。如氧分子。CC双基分子双基分子ESR的研究对象的研究对象（P100102）：）：n 过渡金属离子和稀土离子过渡金属离子和稀土离子：这类分子在原子轨道中这类分子在原子轨道中出现未成对电子，如常见的过渡金属离子有出现未成对电子，如常见的过渡金属离子有Ti3+(3d1)，V4+(3d1)，Mo5(4d1) 等。等。n 固体中的晶格缺陷固体中的晶格缺陷，一个或多个电子或空穴陷落在一个或多个电子或空穴陷落在缺陷中或其附近，形成了一个具有单电子的物质，如面缺陷中或其附近，形成了一个具有单电子的物质，如面心、体心等。心、体心等。n 具有奇数电子的原子

5、具有奇数电子的原子，如氢、氮、碱金属原子。如氢、氮、碱金属原子。4.2 ESR的基本原理的基本原理与核类似，电子也有自旋运动，产生磁矩与核类似，电子也有自旋运动，产生磁矩NMR（核）（核）2hmZ gN N m类似，类似，ESR（电子）（电子）Z gemS负号负号 表示表示电子磁矩与自旋角动量方向相反（电子带负电）电子磁矩与自旋角动量方向相反（电子带负电）Z：电子自旋磁矩在：电子自旋磁矩在Z轴上的分量轴上的分量g： 电子的电子的g因子因子，无量纲。对于自由电子，无量纲。对于自由电子g2.0023e：电子玻尔（：电子玻尔（Bohr）磁子，其值为）磁子，其值为9.2710-24 J/T 1高斯（高

6、斯（GS）=10-4 T（特斯拉）（特斯拉）mS：电子自旋磁量子数：电子自旋磁量子数, 取取S, S-1, , -S共共 (2S+1)个值个值 Sn/2（n为未成对电子数）为未成对电子数） 若只有一个未成对电子，若只有一个未成对电子， mS=1/2，-1/2gN -朗德因子朗德因子(1H,5.5854) N (或或N)核磁子核磁子(5.05*10-27 J/T)未成未成对电对电子子自旋磁矩与磁场相互作用能量自旋磁矩与磁场相互作用能量 E H cos q q ZH gmSHE =1/2 gHE -1/2gH在垂直于在垂直于H的方向施加的方向施加微波微波，当，当h hu u= =E E时时, ,

7、部分低能级的电部分低能级的电子子跃迁至高能级跃迁至高能级 顺磁共振现象顺磁共振现象hn n磁矩磁矩 与外磁场与外磁场H H的相互作用的相互作用HNSSNq q相邻能级能量差相邻能级能量差EgHmS gH跃迁选律：跃迁选律： mS1将样将样品放品放于磁场于磁场中，中，执执行行线线性性磁场扫磁场扫描，在此同時描，在此同時样样品接受固定頻率的微波品接受固定頻率的微波（ESR采用扫场式采用扫场式）。 EnergyHESR Intensity H受激跃迁产受激跃迁产生的生的ESR吸吸收谱线收谱线一次微分谱线一次微分谱线与与NMR相比，相比，ESR吸吸收峰较宽，为准确得收峰较宽，为准确得到其最大吸收位置，

8、到其最大吸收位置，故输出信号一般为吸故输出信号一般为吸收峰的一阶微商。收峰的一阶微商。ESR共振条件共振条件: hu u g H驰豫与谱线增宽驰豫与谱线增宽在满足共振条件后，自旋体系不仅发生在满足共振条件后，自旋体系不仅发生“受激跃迁受激跃迁”，同时由于，同时由于其它相互作用的存在，导致其它相互作用的存在，导致“受激跃迁受激跃迁”的不平衡态恢复至平衡的不平衡态恢复至平衡态，这一过程称为驰豫过程态，这一过程称为驰豫过程。自旋自旋-晶格驰豫导致的增宽：寿命增宽晶格驰豫导致的增宽：寿命增宽 自旋自旋-自旋驰豫导致的增宽：久期增宽自旋驰豫导致的增宽：久期增宽驰豫时间反映了分子的动力学性质，决定了自旋体

9、系在高能级驰豫时间反映了分子的动力学性质，决定了自旋体系在高能级的平均寿命，从而影响谱线的宽度。根据量子力学测不准关系的平均寿命，从而影响谱线的宽度。根据量子力学测不准关系（E Ethth），），驰豫时间短，高能级平均寿命短，谱线增宽，驰豫时间短，高能级平均寿命短，谱线增宽，但有利于共振吸收但有利于共振吸收。实验中为得到理想的谱线，寿命增宽往往采用降低检测温度来减实验中为得到理想的谱线，寿命增宽往往采用降低检测温度来减小自旋小自旋-晶格驰豫（如有的样品须在晶格驰豫（如有的样品须在77K或或4.2K测定）；久期增测定）；久期增宽采用稀释法，以降低溶液浓度达到减小自旋宽采用稀释法，以降低溶液浓度达

10、到减小自旋-自旋相互作用。自旋相互作用。线宽，线线宽，线型型 ESR一般给出共振吸收峰的一般给出共振吸收峰的一次微分谱线，有时根据需要也一次微分谱线，有时根据需要也可以得出它的二次微分谱线。可以得出它的二次微分谱线。 谱线宽度谱线宽度: 吸收谱峰半高处的半宽度吸收谱峰半高处的半宽度； 一次微分线的峰间距一次微分线的峰间距Hpp由于各种顺磁物质的性质不同，导由于各种顺磁物质的性质不同，导致驰豫过程的差异，故有不同的线致驰豫过程的差异，故有不同的线型。型。基本线型：洛伦兹形，高斯形基本线型：洛伦兹形，高斯形 ESR谱线更接近于洛伦兹形谱线更接近于洛伦兹形Hrn ESR和和NMR是分别研究电子磁矩和

11、核磁矩在外磁是分别研究电子磁矩和核磁矩在外磁场中重新取向所需的能量。场中重新取向所需的能量。n ESR的共振频率在微波波段，的共振频率在微波波段，NMR共振频率在射共振频率在射频波段。频波段。n ESR的灵敏度比的灵敏度比NMR的灵敏度高，的灵敏度高，ESR检出所检出所需自由基的绝对浓度约在需自由基的绝对浓度约在10-8M的数量级。的数量级。n ESR和和NMR仪器结构上的差别，前者是恒定频仪器结构上的差别，前者是恒定频率，采取扫场法，后者还可以恒定磁场，采取扫率，采取扫场法，后者还可以恒定磁场，采取扫频法。频法。ESR和和NMR都属磁共都属磁共振谱，主要的区别振谱，主要的区别4.3 g 因子

12、因子对于自由电子：对于自由电子： ge2.0023共振所需的共振所需的H随随g因子而不同因子而不同 hu u/g1 hu u/ge hu u/g2 H能能量量hu u E=E=gHhu uhu uE =1/2gHE = 1/2gH（H0）（H2）（H1）u u为定值为定值 ESR中的重要参量中的重要参量 表征磁场共振的位置表征磁场共振的位置 提供分子结构的信息提供分子结构的信息 具有各向异性的特性具有各向异性的特性 实际体系分子中实际体系分子中, 电子磁矩除电子磁矩除自旋磁矩外自旋磁矩外, 尚有轨道磁矩尚有轨道磁矩. ESR共振所需实际场强共振所需实际场强H(r): HH0H= H为分子内部各

13、种磁性为分子内部各种磁性粒子所产生的局部磁场，由粒子所产生的局部磁场，由分子结构决定；分子结构决定； 一般，一般， g geg1 1 ge g2 一般有机自由基：一般有机自由基：g(g(2.0022.005) ge 过渡金属离子及其化合物的过渡金属离子及其化合物的g g值常常偏离值常常偏离g ge e 值值一些无机顺磁化合物的一些无机顺磁化合物的g值（值（P 115）化化 合合 物物电电 子子 组组 态态g 值值说明说明Fe3在在ZnO中中3d52.0060半半 充充 满满 ggeNi2在在ZnSiF66H2O3d82.25大于半充满大于半充满 ggeFe2在在MgO中中3d63.43大于半充

14、满大于半充满 ggeTi3在在CH3OH中中3d11.9532小于半充满小于半充满 gged壳层小于半充满，壳层小于半充满，gge； d壳层半充满，壳层半充满，gge。 各类顺磁性物质的各类顺磁性物质的g因子：因子：g因子的各向异性因子的各向异性许多固体的许多固体的ESR谱线显著依赖于晶体样品在磁场中的取向。谱线显著依赖于晶体样品在磁场中的取向。 若分子的主轴以若分子的主轴以x, y, z表示，则各向异性表示，则各向异性gxx, gyy, gzz分别分别 表示磁场中分子沿表示磁场中分子沿x, y, z方向的方向的g因子。因子。 分子含立方体、四方体或八面体对称性：分子含立方体、四方体或八面体对

15、称性： gxxgyygzz 分子有分子有1个个n重对称轴重对称轴(n3) ： gxxgyygzz 通常用通常用g代表平行于对称轴代表平行于对称轴Z的的g因子，用因子，用g代表垂直于代表垂直于 此轴的此轴的g因子因子( g= gzz, g= gxxgyy) 不含三重轴或多重轴的分子：不含三重轴或多重轴的分子： gxxgyygzz 在低粘滞性溶液中，由于分子无规则运动，在低粘滞性溶液中，由于分子无规则运动，g因子表观上因子表观上 亦为各向同性的。亦为各向同性的。单一的单一的ESRESR谱线谱线 劈裂成多重特异的谱线图劈裂成多重特异的谱线图谱线数目、谱线数目、 间隔间隔 及及 相对强度相对强度 与电

16、子相互作用的核与电子相互作用的核的的自旋形式、自旋形式、 数量数量 及及 相互作用的强弱相互作用的强弱 顺磁物质的顺磁物质的分子结构分子结构未成对电子与核磁矩的相互作用未成对电子与核磁矩的相互作用 -超精细耦合或超精细相互作用超精细耦合或超精细相互作用4.4 超精细结构超精细结构NMR中核自旋之间的耦合产生中核自旋之间的耦合产生NMR谱中的精细结构；与此类似，谱中的精细结构；与此类似，未偶电子除受外磁场影响外，还受邻近原子核磁矩产生的磁场未偶电子除受外磁场影响外，还受邻近原子核磁矩产生的磁场的影响。因此，未偶电子和相邻核自旋之间也会产生耦合，而的影响。因此，未偶电子和相邻核自旋之间也会产生耦合

17、，而导致单个吸收峰分裂为多条谱线，即为超精细结构。导致单个吸收峰分裂为多条谱线，即为超精细结构。4.4.1 超精细结构相互作用原理超精细结构相互作用原理未成对电子和磁性核之间的超精细相互作用有两种：未成对电子和磁性核之间的超精细相互作用有两种： 偶极偶极相互作用偶极偶极相互作用 各向异性相互作用各向异性相互作用 费米接触超精细相互作用费米接触超精细相互作用 各向同性相互作用各向同性相互作用偶极偶极相互作用偶极偶极相互作用 各向异性相互作用各向异性相互作用这种作用可以用经典模型加以解释。即把电子自旋磁矩和核自旋磁矩这种作用可以用经典模型加以解释。即把电子自旋磁矩和核自旋磁矩都看作是经典的磁偶极子

18、。都看作是经典的磁偶极子。当外磁场比局部磁场当外磁场比局部磁场H大得多的情况下，两个磁偶极子大得多的情况下，两个磁偶极子之间的相互作用能之间的相互作用能E偶极偶极近似地等于近似地等于231 3coszzzeNeEHq 偶极r为磁偶极子间的距离，为偶极子间的连线与外磁场H间的夹角。随着角的不同，在空间各点可以减弱或加强外磁场。因而，这种相互作用为各向异性相互作用。由于由于S轨道电子的空间几率分布是球形对称的，不同方向上的轨道电子的空间几率分布是球形对称的，不同方向上的偶极偶极-偶极偶极相互相互作用可能彼此抵消，因而净的结果是，作用可能彼此抵消，因而净的结果是，S轨道上的未成对电子无偶极轨道上的未

19、成对电子无偶极-偶极相偶极相互作用。互作用。费米接触超精细相互作用费米接触超精细相互作用 各向同性相互作用各向同性相互作用当在核上电子云密度不为零时（当在核上电子云密度不为零时（S轨道），电子与核的相互作用。由于轨道），电子与核的相互作用。由于S轨道在空间分布上是各向同性的，故这种相互作用是一种各向同性相轨道在空间分布上是各向同性的，故这种相互作用是一种各向同性相互作用。互作用。设未成对电子邻近有一自旋量子数为设未成对电子邻近有一自旋量子数为I的原子核。电子除了感受的原子核。电子除了感受到外磁场作用外，还受到了磁性核所产生的局部磁场。因为核到外磁场作用外，还受到了磁性核所产生的局部磁场。因为核

20、自旋磁量子数自旋磁量子数mI可取可取2I+1个，故使得电子自旋的一个磁能级分个，故使得电子自旋的一个磁能级分裂为裂为2I+1个等距离的磁能级。个等距离的磁能级。E(mS，mI) gHmS amSmI根据微扰理论，根据微扰理论，体系的能量为：体系的能量为： g,： 电子的电子的g因子和玻尔磁子；因子和玻尔磁子；mS, mI： 分别为核和电子的自旋磁量子数分别为核和电子的自旋磁量子数;a： 各向同性超精细耦合常数各向同性超精细耦合常数ESR跃迁选律：跃迁选律： mS1， mI 01 1 一个未成对电子与一个磁性核的相互作用一个未成对电子与一个磁性核的相互作用一个未成对电子（一个未成对电子（mS =

21、 1/2)一个一个I1/2的核的核(mI = 1/2)体系有四个自旋状态体系有四个自旋状态( (mS , mI ):): (-1/2,1/2) (-1/2,-1/2) (-1/2,1/2) (-1/2,-1/2) (1/2,-1/2) (1/2,1/2) (1/2,-1/2) (1/2,1/2) 含有一个含有一个I I1/21/2的体系（如的体系（如氢原子氢原子）4.4.2 超精细谱线超精细谱线对于状态处于对于状态处于(mS ,mI) 体系的能量为体系的能量为 E(mS，mI) gHmS amSmIESR的跃迁选律的跃迁选律mS 1，mI 0即即 E E4 4 E E（1/2,1/21/2,1

22、/2）(1/2)gH(1/2)gHa/4a/4 E E3 3 E E（1/2,-1/21/2,-1/2）(1/2)gH(1/2)gHa/4a/4 E E2 2 E E（-1/2,-1/2-1/2,-1/2）(1/2)gH(1/2)gHa/4a/4 E E1 1 E E（-1/2,1/2-1/2,1/2）(1/2)gH(1/2)gHa/4a/4四个能级间只有二个允许跃迁四个能级间只有二个允许跃迁, , 只能产生两条谱线只能产生两条谱线hhE E4,1 4,1 gHgH1 1 a/2a/2hhE E3,2 3,2 gHgH2 2 -a/2-a/2H H1 1 h/(g)h/(g)a/(2g)a/(

23、2g)H H2 2 h/(g)h/(g)a/(2g)a/(2g)固定频率为固定频率为，h/(gh/(g) ) H H0 0若令若令a/(g)a/(g)a a，单位为高斯，单位为高斯 a -a -各向同性超精细偶合常数各向同性超精细偶合常数单位单位为为 J即即 H H1 1 H H0 0 a/2a/2 H H2 2 H H0 0 a/2a/2 a a H H1 1 H H2 2 相邻两谱线间距相邻两谱线间距 氢原子的能级（体系的氢原子的能级（体系的S=1/2, I=1/2S=1/2, I=1/2）(a)(a)恒定外磁场，改变微波频率恒定外磁场，改变微波频率; (b); (b)恒定微波频率，改变外

24、磁场恒定微波频率，改变外磁场(a)(b)mSmImSmIhu ulhu ukhu um Selection RuleD DmS = 1 (electron)D DmI = 0 (nuclear)hu uH0H2H1如氘原子如氘原子: S1/2 (mS = 1/2) I (mI 1, 0, -1)共有六个自旋状态共有六个自旋状态相应能量相应能量: : E E6 6 E E（1/2, 11/2, 1） (1/2)gH(1/2)gHa/2a/2 E E5 5 E E（1/2, 01/2, 0） (1/2)gH(1/2)gH E E4 4 E E（1/2,-11/2,-1） (1/2)gH(1/2)g

25、Ha/2a/2 E E3 3 E E（-1/2,-1-1/2,-1） ( (1/2)gH1/2)gHa/2a/2 E E2 2 E E（-1/2,0-1/2,0） ( (1/2)gH1/2)gH E E1 1 E E（-1/2, 1-1/2, 1）(1/2)gH(1/2)gHa/2 a/2 含一个含一个I I的体系的体系1 1 一个未成对电子与一个磁性核的相互作用一个未成对电子与一个磁性核的相互作用ESRESR的跃迁选择规律的跃迁选择规律: : mS 1，mI 0六个能级间只有三个是允许跃迁，产生三条谱线六个能级间只有三个是允许跃迁，产生三条谱线hhE E6,1 6,1 gHgH1 1a Ha

26、 H1 1 H H0 0 a ahhE E5,2 5,2 gHgH2 2 H H2 2 H H0 0 hhE E4,3 4,3 gHgH3 3a Ha H3 3 H H0 0 a a三条谱线等强度三条谱线等强度 a a H H1 1 H H2 2 H H2 2 H H3 3 氘原子的能级（体系的氘原子的能级（体系的S=1/2, I=1S=1/2, I=1）对于一个未成对电子与一个核自旋为对于一个未成对电子与一个核自旋为I I的磁性核相互的磁性核相互作用，可以产生作用，可以产生2I2I1 1条等强度和等间距的超精细线条等强度和等间距的超精细线. .相邻两谱线间的距离相邻两谱线间的距离a a -

27、-超精细耦合常数超精细耦合常数2 2 一个未成对电子与多个磁性核的相互作用一个未成对电子与多个磁性核的相互作用 含有两个含有两个I I1/21/2的等性核的等性核CH2 OH基基: 未成对电子与两个氢原子等性耦合未成对电子与两个氢原子等性耦合 （12C和和16O都无核磁矩）都无核磁矩）根据跃迁选律根据跃迁选律只有四个允许跃迁的能量只有四个允许跃迁的能量由于中间能级（由于中间能级（M MI I 0 0）相重合，中间相重合，中间M MI I 0 0处的处的谱线强度是两侧的二倍，谱线强度是两侧的二倍，最终得到的是三条最终得到的是三条1:2:11:2:1强度的谱线强度的谱线若有若有n n个个I I1/

28、21/2的等性核与的等性核与未成对电子相互作用则产生未成对电子相互作用则产生n n1 1条等间距的谱线，其强条等间距的谱线，其强度正比于度正比于(1(1x)x)n n 的二项式的二项式展开的系数展开的系数当第一个氮核与未成对电子当第一个氮核与未成对电子mS +1/2作用分裂成三作用分裂成三个能级，与第二个氮核进一步发生分裂，由于作用个能级，与第二个氮核进一步发生分裂，由于作用强弱与第一个氮核相同，所以有部分能级发生重合强弱与第一个氮核相同，所以有部分能级发生重合两个氮核与两个氮核与mS -1/2的作用类似的作用类似根据跃迁规律：根据跃迁规律：最终产生五条谱线，它们的强度比是最终产生五条谱线，它

29、们的强度比是1:2:3:2:1 含两个含两个I I1 1的等性核的等性核两个氮核与一个未成对电子有等同的作用两个氮核与一个未成对电子有等同的作用14N核的核的I1，mI 1, 0, -1一个未成对电子与一个未成对电子与n个等性核相互作用，结果个等性核相互作用，结果能产生能产生 2nI1条谱线，其强度以中心线为最条谱线，其强度以中心线为最强，并以等间距强，并以等间距 a 向两侧分布。向两侧分布。一个未成对电子与多组不同的核相互作用，一个未成对电子与多组不同的核相互作用，其结果应是（其结果应是（2n1I11）（）（2n2I21）（2nkIk1）条谱线。）条谱线。4.5 ESR的仪器与方法的仪器与方

30、法微波系统包括微波桥和微波系统包括微波桥和谐振腔，其中：谐振腔，其中：微波桥微波桥谐振腔谐振腔信号处理系统信号处理系统记录与显示记录与显示磁铁系统磁铁系统NS微波桥产生、控制和检微波桥产生、控制和检测微波辐射；测微波辐射；谐振腔谐振腔使微波能量集使微波能量集中于腔内的样品处，使中于腔内的样品处，使样品在外磁场作用下产样品在外磁场作用下产生共振吸收。生共振吸收。ESR波谱仪的主要结构框图波谱仪的主要结构框图ESR实验方法实验方法1. 稳定性顺磁物质的直接检测稳定性顺磁物质的直接检测 一些自由基如二苯基苦基肼基（一些自由基如二苯基苦基肼基（DPPH）、三苯甲基自由）、三苯甲基自由基以及大多数氮氧自

31、由基，能稳定数天、数月甚至数年。对这基以及大多数氮氧自由基，能稳定数天、数月甚至数年。对这类自由基及其它稳定的顺磁性物质，可直接取样检测。类自由基及其它稳定的顺磁性物质，可直接取样检测。2. 自旋捕获方法自旋捕获方法 对于大多数活泼自由基，可采用自旋捕获方法检测：对于大多数活泼自由基，可采用自旋捕获方法检测： 利用一种逆磁性的不饱和化合物利用一种逆磁性的不饱和化合物ST (自旋捕获剂自旋捕获剂) 和反应中和反应中的活性自由基作用，生成一种较为稳定的自由基产物的活性自由基作用，生成一种较为稳定的自由基产物ST-R。用用ESR方法检测该自旋加合物，并根据其波谱特性研究自由基方法检测该自旋加合物，并

32、根据其波谱特性研究自由基的结构和性质。的结构和性质。3. 自旋标记法和自旋探针法自旋标记法和自旋探针法自旋标记法：自旋标记法： 将一种稳定的顺磁性分子用共价结合的方式引入被研将一种稳定的顺磁性分子用共价结合的方式引入被研究体系分子的特定部位，利用其波谱特性来反映该顺磁性究体系分子的特定部位，利用其波谱特性来反映该顺磁性分子所处相关环境的物理、化学性质。分子所处相关环境的物理、化学性质。 常用的自旋标记物为氮氧自由基，因其比较稳定，较常用的自旋标记物为氮氧自由基，因其比较稳定，较易于合成多种所需的标记物。易于合成多种所需的标记物。自旋探针法：自旋探针法： 与自旋标记法的唯一区别是探针分子以非价键

33、结合方与自旋标记法的唯一区别是探针分子以非价键结合方式引入被研究体系。式引入被研究体系。4.5 ESR的应用的应用n 有机自由基的研究：不但能证明自由基的存在，而且能有机自由基的研究：不但能证明自由基的存在，而且能得到分子结构，化学反应机理和反应动力学方面的重要得到分子结构，化学反应机理和反应动力学方面的重要信息。信息。n 催化剂的研究：能获得催化剂表面的性质及反应机理。催化剂的研究：能获得催化剂表面的性质及反应机理。 n 生物、医学研究：证明了细胞的代谢过程、酶反应的机生物、医学研究：证明了细胞的代谢过程、酶反应的机理都离不开自由基。除此之外，许多病理的过程如衰老、理都离不开自由基。除此之外，许多病理的过程如衰老、癌变过程也都离不开自由基。其中很重要的原因就是氧癌变过程也都离不开自由基。其中很重要的原因就是氧自由基的作用。自由基的作用。n 物理方面：利用物理方面：利用ESR对半导体掺杂的研究，可指导采用对半导体掺杂的研究，可指导采用不同的掺杂技术获取不同性质的半导体。不同的掺杂技术获取不同性质的半导体。举例举例1 环辛四烯负离子自由基环辛四烯负离子自由基环辛四烯是一个非平面分子。环辛四烯是一个非平面分子。当用碱金属