电子自旋共振.ppt

1、电子顺磁共振波谱(EPR，ESR)，电子对位磁共振，电子自旋共振，更多核磁共振，核磁共振成像，电潜泵数据，磁感应电子自旋能级分裂，hPlancks常数6.626196 x 10-27 erg.sec频率(GHz或MHz) gg因子(约2.0) bBohr磁子(9.2741 x 10-21 erg。高斯-1)b磁场(高斯或mT)，DE=hn=gbB，EPR是如何工作的？de，de=gbh，HN，微波，源，gbh0=HN，电子顺磁共振。当满足h=gbb0时，两个能级之间的电子经历激发态跃迁，导致低能级的一些电子吸收电磁波的能量并跃迁到高能级，这称为顺磁共振现象。电子系统对受激跃迁产生的吸收信号进行

2、处理，可以得到电子顺磁共振吸收谱线。(g因子，g=2.0023；玻尔磁子，电子顺磁共振(EPR)/电子顺磁共振(ESR)，EPR是在外加磁场存在下，对位磁系统对微波辐射的共振吸收，HN=GBb=(GB/h)B=2.8024B MhZ，B=3480 G n=9.75 GHz (X波段)，B=420 G n=1.2 GHz(L波段)，B=110 G n=300 MHz，自由基：分子中含有未配对电子的物质，如DPPH和trityl 它们都有一个双自由基或多自由基：分子中有两个或多个不成对电子的化合物，但它们的不成对电子相距很远，相互作用很弱。 三重态分子：这种化合物的分子轨道包含两个不成对的电子，这

3、两个电子彼此非常接近，相互之间有很强的相互作用。例如氧分子，它们可以处于基态或激发态。过渡金属离子和稀土离子是电子顺磁共振的研究对象：不成对电子出现在这些分子的原子轨道上，如常见的过渡金属离子Ti3 (3d1)和V3 (3d7)。固体中的晶格缺陷，其中一个或多个电子或空穴被俘获在缺陷中或缺陷附近，形成具有单电子的物质，例如面中心和体中心。有奇数个电子的原子，如氢、氮和碱金属原子。电子顺磁共振和核磁共振是电子顺磁共振的研究对象，用于研究外磁场中电子磁矩和原子核磁矩重新取向所需的能量。电子顺磁共振的共振频率在微波波段，核磁共振的共振频率在射频波段。电子顺磁共振的灵敏度高于核磁共振，检测到的自由基绝

4、对浓度约为10-8M。电子顺磁共振仪和核磁共振仪的结构区别在于前者是恒频的，采用扫描法，而后者也可以采用恒磁场扫描法。电子顺磁共振和核磁共振属于磁共振光谱。主要区别在于对有机自由基的研究不仅可以证明自由基的存在，还可以获得分子结构、化学反应机理和反应动力学的重要信息。催化剂研究：了解催化剂表面性质和反应机理。生物学和医学研究：已经证明，细胞的代谢过程和酶反应的机制离不开自由基。此外，许多病理过程，如衰老和癌症，都离不开自由基。最重要的原因之一是氧自由基的作用。物理方面：通过电子顺磁共振对半导体掺杂的研究可以指导采用不同的掺杂技术来获得不同性质的半导体。EPR应用、光谱解释、强度：理论上，吸收曲

5、线下的积分面积与样品中未配对电子的数量成正比，强度类似于在特定条件下测量的吸收曲线的峰高或一阶导数曲线的峰间振幅。G值：自由基G值的偏差很少超过0.5%。对于非有机自由基，G值可以在很大范围内变化。光谱解释，电子自旋能级分裂。线宽：吸收线的宽度是电子与其环境之间相互作用的量度。自旋-自旋弛豫是导致吸收线变宽的二次过程，包括电子和周围电子之间的偶极相互作用以及电子和原子核之间的偶极相互作用。超精细分裂：如果原子核有自旋和磁矩，它与不成对电子轨道的相互作用将导致电子能级的轻微分裂。超精细耦合，不成对电子之间的耦合，不成对电子和磁芯之间的偶极-偶极耦合-各向异性费米接触-各向同性：s轨道，选择规则D

6、MS=1(电子)DMI=0(核)，双体，a，超精细耦合，E=gbBSz(hA0)SzIz E=gbBSz(a)SzIz(hA0(Hz)-a(G)通过G因子)，选择规则DMS=1(电子)DMI=0(核)，三体，a，超精细耦合含少量H2O2的甲醇溶液的0 ESR光谱如下：上图显示，该光解反应产生CH2OH自由基，CH2的两个当量质子将未配对的电子分裂成三条谱线(相对强度为1:233601，分裂距离为17.4高斯)； OH中的一个质子将每条谱线分成两条谱线(相对强度为1:1，分裂距离为1.15 Gs)。ESR谱证实了CH2OH自由基的存在，该自由基的产生机理为H2O2 2OH、ch3ohCH2OHH2O、自旋捕集器和自旋标记、亚硝基化合物、自旋捕集器和自旋标记、氮氧化物化合物、稳定自由基谱