电子自旋共振

相比核磁共振,电子自旋共振(ESR)是观察到的只有在限制类的物质。这些物质包括过渡元素,元素空缺内部电子shells-free激进分子(分子片段),金属,和各种顺缺陷和杂质中心。从核磁共振的另一个差别是一个更大的对环境的敏感性;而共振在核磁共振频率一般从那些裸核的极少量的影响传导电子,化学变化、自旋自旋耦合,等等ESR频率散装物质可能有很大的不同的自由旋转或自由原子的空轨道原子很容易扭曲了的交互发生在批量问题。

的模型已经非常成功的散装磁性物质的描述是基于的效果晶格在磁中心研究。晶体场的影响,尤其是如果它没有对称,是减少磁引起的轨道运动。在某种程度上保留了轨道磁性配体字段低对称耦合的自旋和轨道动量。

磁中心的总能量包括两个部分:(1)之间的能量耦合磁矩由于电子和外部磁场,(2)之间的静电能量电子壳和配位场,这是独立于应用的磁场。光谱能级产生许多不同的共振频率,精细结构。

电子自旋共振相互作用的结果的另一个重要功能的电子与核磁化,使每个组件的精细结构共振谱进一步分割成许多所谓的超精细组件。如果电子磁化分布在多个原子,它可以与多个核;超精细的表达水平,超精细耦合与单个原子核的电子耦合的总和必须更换的所有的原子核。每个超精细线然后进一步分裂的附加耦合到被称为superhyperfine结构。

电子自旋共振的关键问题是,一方面,构造一个数学描述的总能量相互作用的配位场+应用磁场和,另一方面,推导出参数的理论表达式的分析观察到的光谱。比较两组值允许一个详细的定量测试的微观物质的结构的描述化合物用ESR研究。

的过渡元素包括铁组,lanthanoid(或稀土钯)集团集团铂族锕系元素组。这些元素的化合物的共振行为受制于和配位场的相对强弱在手性耦合。lanthanoids,例如,配位场较弱,无法解开自旋和轨道动力,使得后者在很大程度上未还原的。铁集团,另一方面,配位场的组件,通常比自旋轨道耦合,和轨道动力强烈降低。

ESR的出现标志着一个新的理解这些物质。因此,它曾认为铁组和lanthanoid组离子水晶只绑定在一起的静电吸引,磁电子完全本地化的过渡离子。发现superhyperfine结构决定性地证明一些共价键邻近离子存在。

除了少数例外,磁矩的空缺等缺陷在晶体格子和杂质中心,产生一个可观测的ESR自由的特点电子自旋。这些研究中心、超精细和superhyperfine结构提供一个电子磁化的映射,并有可能测试模型的正确性选择描述缺陷。

最广泛的研究共振是磷、砷和锑,取代半导体硅和锗。超精细和superhyperfine结构详细的研究这些杂质的状态信息。

免费的激进分子是适合研究电子自旋共振。他们可以在一个集中研究或在极稀溶液。ESR的敏感性研究尤为重要,非常短暂的物种。自由基的ESR解决方案给出了一个极端的财富超精细线条因为磁电子不是局部核但与几个核的激进。

电子自旋和核磁共振

当一个物种展示多个共振,它可能是有利的同时研究两个或两个以上的人。总的来说,这项研究涉及驾驶一个共振而检测。因此,一个装置采用两个振荡磁场,一个司机,另一个用于探测器。驾驶一个核磁共振和对ESR检测其影响被称为恩(电子核双共振),而开车的ESR增加核磁化,观察到核磁共振,称为DNP (动态核极化)。

电子核双共振主要用于准确测量超精细和superhyperfine分裂的电子自旋密度的详细地图。在恩多方法,推动一个核磁共振共振改变人口的至少一个能级之间的ESR过渡是看得见的,因此强烈的ESR信号明显修改。恩这样结合了ESR的敏感性和核磁共振的决议。的动态核极化(DNP)方法被称为固体的影响被广泛用于制造极化质子核和目标高能物理。