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. Fe

3+

, Cu

2+

, Mo

5+

, La

2+

, Pt

4+

, U

3+

 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