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