電子順磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)是由不配對電子的磁矩發(fā)源的一種磁共振技術(shù),可用于從定性和定量方面檢測物質(zhì)原子或分子中所含的不配對電子,并探索其周?chē)h(huán)境的結構特性。對自由基而言,軌道磁矩幾乎不起作用,總磁矩的絕大部分(99%以上)的貢獻來(lái)自電子自旋,所以電子順磁共振亦稱(chēng)“電子自旋共振”(ESR)。
電子順磁共振先是由前蘇聯(lián)物理學(xué)家 E·K·扎沃伊斯基于1944年從MnCl2、CuCl2等順磁性鹽類(lèi)發(fā)現的。物理學(xué)家初用這種技術(shù)研究某些復雜原子的電子結構、晶體結構、偶極矩及分子結構等問(wèn)題。以后化學(xué)家根據電子順磁共振測量結果,闡明了復雜的有機化合物中的化學(xué)鍵和電子密度分布以及與反應機理有關(guān)的許多問(wèn)題。美國的B·康芒納等人于1954年首次將電子順磁共振技術(shù)引入生物學(xué)的領(lǐng)域之中,他們在一些植物與動(dòng)物材料中觀(guān)察到有自由基存在。
電子順磁共振 (Electron Paramagnetic Resonance, EPR) 波譜技術(shù)是一種研究含有未成對電子物質(zhì)的結構,動(dòng)力學(xué)以及空間分布的譜學(xué)方法,能夠提供原位和無(wú)損的電子自旋、軌道和原子核等微觀(guān)尺度的信息。
當含有未成對電子的物質(zhì)置于靜磁場(chǎng)中時(shí),如果對樣品施加一定頻率的電磁波信號,會(huì )觀(guān)測到物質(zhì)對電磁波能量的發(fā)射或者吸收。通過(guò)對電磁波信號的變化規律進(jìn)行分析,可以簡(jiǎn)析出電子以及其周?chē)h(huán)境的特性,從而可以進(jìn)行物質(zhì)結構的分析以及其他應用。
電子順磁共振可以用來(lái)準確、快速和無(wú)破壞性地獲取物質(zhì)的組成和結構上的信息。含有未成對電子的物質(zhì)分布廣泛,如孤立單原子、導體、磁性分子、過(guò)渡金屬離子、稀土離子、離子團簇、摻雜材料、缺陷材料、生物自由基、金屬蛋白等;許多物質(zhì)本身不含有未成對電子,在受到光激發(fā)后也會(huì )產(chǎn)生未成對電子。因此電子順磁共振(EPR)技術(shù)廣泛應用于物理、化學(xué)、生物、地質(zhì)、考古、材料科學(xué)、醫藥科學(xué)和工業(yè)等重要領(lǐng)域。