Cộng hưởng spin electron là gì?

Cộng hưởng spin điện tử (ESR) là một dạng quang phổ được sử dụng trên vật liệu thuận từ mdash;Các vật liệu trở thành từ tính khi tiếp xúc với một từ trường bên ngoài.ESR cũng được gọi là cộng hưởng từ tính điện tử hoặc EPR.Cộng hưởng spin electron có nhiều ứng dụng trong hóa học và sinh học, và thậm chí còn sử dụng trong các lĩnh vực như điện toán lượng tử. Một electron mang điện tích và quay.Do đó, nó gây ra một khoảnh khắc từ tính.Nếu được đặt trong một từ trường bên ngoài, mô men từ tính điện tử sẽ phù hợp với hướng của từ trường.Các electron cũng có thể thẳng hàng theo hướng ngược lại của từ trường, nhưng điều này đòi hỏi nhiều năng lượng hơn và không phải là trạng thái tự nhiên của electron.Đây là nền tảng khoa học cho cộng hưởng spin electron. Với ESR, một chất có các phân tử có thêm, hoặc không ghép đôi, các electron được đặt vào từ trường và năng lượng, thường ở dạng vi sóng, được áp dụng cho nó.Các electron không ghép đôi sẽ hấp thụ năng lượng điện từ và di chuyển đến trạng thái năng lượng cao hơn bằng cách liên kết lại các khoảnh khắc từ tính của chúng đối diện với từ trường được áp dụng bên ngoài.Tần số của năng lượng được hấp thụ bởi các electron cho thấy cấu trúc hóa học của phân tử mà chúng được gắn vào.Bằng cách này, cộng hưởng spin electron có thể được sử dụng để xác định thành phần hóa học của các vật liệu khác nhau.

Điều quan trọng là chất này có các electron không ghép đôi.Điều này là do các electron được ghép nối, theo nguyên tắc loại trừ Pauli, sẽ có các vòng quay theo hướng ngược lại và do đó, không có khoảnh khắc từ tính ròng.Những vật liệu này được gọi là diamag từ và không phù hợp với ESR. Như với các kỹ thuật quang phổ cộng hưởng khác, các electron được sử dụng trong cộng hưởng spin electron phải được phép thư giãn và trở về trạng thái năng lượng thấp hơn của chúng.Nếu không, tất cả các electron sẽ được kích thích và không thể hấp thụ thêm.Trong trường hợp này, sẽ không có gì để đo lường và do đó, không có tín hiệu nào được tạo ra.Thư giãn mạng tinh thể, trong đó một electron cung cấp năng lượng cho môi trường xung quanh và thư giãn spin spin, trong đó một electron cung cấp năng lượng cho một electron khác, là hai phương pháp mà thư giãn có thể xảy ra.

esr đặc biệt phù hợp với việc phát hiện miễn phíCác gốc, là một tập hợp các phân tử phản ứng cao với các electron không ghép đôi.Các gốc tự do được biết đến là nguyên nhân của một số bệnh, ngộ độc và thậm chí là ung thư.Chúng cũng gây ra sự phân rã của men răng với tốc độ đã biết, có nghĩa là cộng hưởng spin electron có thể được sử dụng để hẹn hò với răng và, bằng cách mở rộng, con người.Các gốc tự do dư thừa cũng có trong bia và rượu vang đã qua thời hạn sử dụng của họ.

esr cũng là một ứng cử viên hàng đầu trong một số công nghệ tiên tiến.Chúng bao gồm quang hợp nhân tạo và điện toán lượng tử.Sau này, bằng cách tinh chỉnh ESR để hoạt động trên một electron thay vì một nhóm electron, một cổng logic có thể được tạo ra tương ứng với các trạng thái năng lượng của thời điểm từ tính electron.