การสั่นพ้องของอิเล็กตรอนสปินคืออะไร?

อิเล็กตรอนสปินเรโซแนนซ์ (ESR) เป็นรูปแบบของสเปกโทรสโกปีที่ใช้กับวัสดุ paramagnetic mdash;วัสดุที่กลายเป็นแม่เหล็กเมื่อสัมผัสกับสนามแม่เหล็กภายนอกESR ยังเรียกว่า Resonance Paramagnetic Electron หรือ EPRResonance แบบสปินอิเล็กตรอนมีการใช้งานที่หลากหลายในวิชาเคมีและชีววิทยาและยังมีการใช้ในสาขาเช่นการคำนวณควอนตัม

อิเล็กตรอนมีประจุและสปินดังนั้นจึงทำให้เกิดช่วงเวลาแม่เหล็กหากวางไว้ในสนามแม่เหล็กภายนอกช่วงเวลาแม่เหล็กของอิเล็กตรอนจะสอดคล้องกับทิศทางของสนามแม่เหล็กนอกจากนี้ยังเป็นไปได้ที่อิเล็กตรอนจะจัดแนวในทิศทางตรงกันข้ามของสนามแม่เหล็ก แต่สิ่งนี้ต้องใช้พลังงานมากขึ้นและไม่ใช่สถานะตามธรรมชาติของอิเล็กตรอนนี่คือรากฐานทางวิทยาศาสตร์สำหรับการสั่นพ้องของอิเล็กตรอนสปิน

ด้วย ESR ซึ่งเป็นสารที่มีโมเลกุลที่มีอิเล็กตรอนพิเศษหรือไม่มีการจับคู่อิเล็กตรอนจะถูกนำไปใช้ในสนามแม่เหล็กและพลังงานซึ่งมักจะอยู่ในรูปแบบของไมโครเวฟอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่จะดูดซับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและย้ายไปยังสถานะพลังงานที่สูงขึ้นโดยจัดตำแหน่งช่วงเวลาแม่เหล็กใหม่ให้ตรงข้ามกับสนามแม่เหล็กที่ใช้ภายนอกความถี่ของพลังงานที่ถูกดูดซับโดยอิเล็กตรอนบ่งบอกถึงโครงสร้างทางเคมีของโมเลกุลที่ติดอยู่ด้วยวิธีนี้การสั่นพ้องของอิเล็กตรอนสปินสามารถใช้เพื่อกำหนดองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุที่แตกต่างกัน

มันเป็นสิ่งสำคัญที่สารมีอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่นี่เป็นเพราะอิเล็กตรอนที่จับคู่ตามหลักการยกเว้น Pauli จะมีการหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามและดังนั้นจึงไม่มีช่วงเวลาแม่เหล็กสุทธิวัสดุเหล่านี้เรียกว่า diamagnetic และไม่เหมาะสำหรับ ESR.

เช่นเดียวกับเทคนิคการสั่นพ้องของสเปกโทรสโกปีอื่น ๆ อิเล็กตรอนที่ใช้ในการสั่นพ้องของอิเล็กตรอนสปินจะต้องได้รับอนุญาตให้ผ่อนคลายและกลับสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่าหากไม่เป็นเช่นนั้นอิเล็กตรอนทั้งหมดจะตื่นเต้นและจะไม่มีการดูดซึมเพิ่มเติมได้ในกรณีนี้จะไม่มีอะไรจะวัดและดังนั้นจะไม่มีการผลิตสัญญาณการผ่อนคลายแบบสปินลาติซที่อิเล็กตรอนให้พลังงานกับสภาพแวดล้อมและการผ่อนคลายแบบหมุนหมุนซึ่งอิเล็กตรอนให้พลังงานกับอิเล็กตรอนอื่นเป็นสองวิธีที่สามารถผ่อนคลายได้อนุมูลซึ่งเป็นชุดของโมเลกุลที่มีปฏิกิริยาสูงกับอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่อนุมูลอิสระเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นสาเหตุของโรคหลายโรคพิษและแม้แต่มะเร็งพวกเขายังทำให้เกิดการเคลือบฟันของฟันในอัตราที่รู้จักซึ่งหมายถึงการสั่นพ้องของอิเล็กตรอนสปินสามารถใช้ในวันที่ฟันและโดยการขยายมนุษย์อนุมูลอิสระที่มากเกินไปยังมีอยู่ในเบียร์และไวน์ที่ผ่านอายุการเก็บรักษาของพวกเขา

ESR ยังเป็นผู้สมัครชั้นนำในเทคโนโลยีที่ทันสมัยหลายแห่งเหล่านี้รวมถึงการสังเคราะห์ด้วยแสงประดิษฐ์และการคำนวณควอนตัมในช่วงหลังโดยการปรับแต่ง ESR เพื่อทำงานกับอิเล็กตรอนเดียวแทนที่จะเป็นกลุ่มของอิเล็กตรอนสามารถสร้างประตูตรรกะที่สอดคล้องกับสถานะพลังงานของช่วงเวลาแม่เหล็กของอิเล็กตรอน