Zastosowania spektroskopii EPR
Zjawisko elektronowego rezonansu paramagne-tycznego (EPR) polega na rezonansowym pochłanianiu promieniowania elektromagnetycznego przez centra paramagnetyczne znajdujące się w badanej próbce umieszczonej w polu magnetycznym. Centra te składają się z jednego lub kilku elektronów zlokalizowanych bądź na pojedynczym atomie lub też na wieloatomowej molekule.
Cechą charakterystyczną elektronów z centrów paramagnetycznych jest to, że nie biorą one udziału w wiązaniach chemicznych oraz posiadają nieskompensowane momenty magnetyczne.
Elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR) jest metodą spektroskopową pozwalającą na badanie substancji zawierających centra paramagnetyczne, takie jak:
jony metali przejściowych i ziem rzadkich z niezapełnionymi powłokami 3d, 4d, 4f, 5d, 5f (np. Fe3+, Cu2+, Mo5+, La2+, Pt4+, U3+ itp.)
rodniki naturalne
rodniki wytworzone przez naświetlanie próbek promieniami gamma, X, UV
niektóre defekty sieci krystalicznej w ciałach stałych
EPR stanowi także skuteczną metodę badawczą w przypadku materiałów z uporządkowaniem magnetycznym (ferro- i ferrimagnetyki).
Do zalet EPR jako metody pomiarowej należy zaliczyć:
wysoką czułość - wykrywalność niektórych związków kształtuje się na
poziomie 1μg
krótki czas pomiaru
nieskomplikowaną preparatykę próbek
Zakres zastosowania EPR obejmuje takie dziedziny nauki jak fizyka, chemia,
biologia, medycyna, badania materiałowe i geologia:
Fizyka
pomiary podatności magnetycznej
metale przejściowe, jony lantanowców i aktynowców
elektrony przewodnictwa w przewodnikach i półprzewodnikach
defekty w kryształach (centra barwne)
optycznie rejestrowany rezonans magnetyczny, stany wzbudzone molekuł
pole krystaliczne w monokryształach
rekombinacja w niskich temperaturach
Chemia
kinetyka reakcji rodnikowych
reakcje polimeryzacji
pułapkowanie spinów
związki organo-metaliczne
kataliza
badania ropy naftowej
procesy utleniania i redukcji
biorodniki i stany trypletowe molekuł
Biologia i medycyna
technika znaczników i sond spinowych
pułapkowanie spinów
dynamika biomolekuł przy użyciu techniki odwrócenia nasycenia
wolne rodniki w tkankach i płynach
antyutleniacze
wykrywanie narkotyków, produktów metabolizmu i toksyn
reakcje enzymatyczne
fotosynteza
reakcje nowotworowe
Badania materiałowe
degradacja barwników i polimerów przez światło
własności polimerów
defekty w diamencie
defekty włókien optycznych
materiały laserowe
organiczne przewodniki
wpływ domieszek i defektów w półprzewodnikach
własności materiałów magnetycznych
nadprzewodniki wysokotemperaturowe
fulereny
znaczenie rodników w procesie korozji
Komputer PC do akwizycji danych
Komputer PC z procesorem: Intel Pentium III 550 MHz
System operacyjny: Microsoft Windows 98 SE
Oprogramowanie: WIN-EPR Acquisition WIN-EPR
Obliczenia
Aparatura w laboratorium jest sterowana komputerami PC połączonymi siecią komputerową, która zbudowana jest w standardzie Fast Ethernet 100 Mb/s. Urządzeniem aktywnym sieci jest przełącznik firmy 3Com SuperStack 3 Switch 3300 SM (24x 10/100 portów, 1x 1000Base-T port). Sygnał doprowadzony jest światłowodem 1 Gb/s. Przełącznik dostarcza sieć do wszystkich komputerów PC używanych w laboratorium i przez pracowników. Komputery w laboratorium używane są do:
· analizy widm EPR
· analizy i opracowań wyników badań
· symulacji i obliczeń
· symulacji i obliczeń w obrazowaniu EPR