Co je to rezonance elektronového spinu?

Elektronová rezonance (ESR) je forma spektroskopie používané na paramagnetických materiálech a mdash;materiály, které se stávají magnetickými, když jsou vystaveny externímu magnetickému poli.ESR je také označován jako elektronová paramagnetická rezonance nebo EPR.Rezonance elektronové spiny má řadu aplikací v chemii a biologii a dokonce má použití v polích, jako je kvantové výpočetní techniky.

Elektron nese náboj a otočení.Proto vyvolává magnetický okamžik.Pokud je umístěn do externího magnetického pole, magnetický moment elektronů bude v souladu se směrem magnetického pole.Je také možné, aby se elektron vyrovnal v opačném směru magnetického pole, ale to vyžaduje více energie a není to přirozený stav elektronu.Toto je vědecký základ pro rezonanci elektronového spinu.Neovolněné elektrony absorbují elektromagnetickou energii a přesunou se do stavu s vyšší energií tím, že jejich magnetické momenty budou opakem externě aplikovaného magnetického pole.Frekvence energie absorbované elektrony označuje chemickou strukturu molekuly, ke které jsou připojeny.Tímto způsobem lze rezonanci elektronové spiny použít k určení chemického složení různých materiálů.

Je důležité, aby látka měla nepárové elektrony.Je to proto, že párové elektrony, podle principu vyloučení Pauli, budou mít otočení v opačných směrech, a proto žádný čistý magnetický okamžik.Tyto materiály jsou známé jako diamagnetické a nejsou vhodné pro ESR.Pokud ne, všechny elektrony budou vzrušeny a nebude možná žádná další absorpce.V tomto případě nebude nic měřit, a v důsledku toho nebude vytvořen žádný signál.Relaxace s rotací, kde elektron dává energii svému okolí, a relaxace spin-spin, kde elektron dává energii dalšímu elektronu, jsou dvě metody, při kterých může dojít k relaxaci.Radikály, které jsou sadou vysoce reaktivních molekul s nepárovými elektrony.Je známo, že volné radikály jsou příčinou několika nemocí, otrav a dokonce i rakovin.Způsobují také rozpad zubního smaltace známou rychlostí, což znamená, že rezonance elektronové spiny lze použít k datu zubů a v prodloužení lidí.Přebytečné volné radikály jsou také přítomny v pivu a víně, které probíhají po jejich skladovatelnosti.

ESR je také předním kandidátem v několika špičkových technologiích.Patří mezi ně umělá fotosyntéza a kvantové výpočty.V posledně jmenovaném jemném doladění ESR pracuje na jediném elektronu místo skupiny elektronů, může být vytvořena logická brána, která odpovídá energetickým stavám magnetického okamžiku elektronů.