電子順磁共振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，并探索其周圍環(huán)境的結(jié)構(gòu)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(xiàn)來自電子自旋，所以電子順磁共振亦稱“電子自旋共振”(ESR)。
近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰院士團(tuán)隊(duì)使用金剛石氮色心量子傳感器的高分辨順磁共振探測方法，獲得了千赫茲(kHz)譜線分辨率的單自旋順磁共振譜。
電子順磁共振譜學(xué)技術(shù)是當(dāng)代重要的物質(zhì)科學(xué)研究手段，常用來獲取分子的動(dòng)力學(xué)、結(jié)構(gòu)等信息。研究人員在實(shí)驗(yàn)中成功實(shí)現(xiàn)金剛石中單個(gè)氮原子電子自旋的窄化躍遷探測，相較傳統(tǒng)方法譜線分辨率提升了27倍，達(dá)到8.6 kHz，這是目前基于金剛石量子傳感器微觀順磁共振譜學(xué)的最高指標(biāo)。
色心是指晶體中對可見光產(chǎn)生選擇性吸收的缺陷部位。一些晶體，在缺陷部位電子躍遷所需能量減小到與可見光相當(dāng)?shù)某潭?。這些缺陷部位就會(huì)產(chǎn)生對可見光的選擇性吸收面使晶體呈色。晶體中對可見光產(chǎn)生選擇性吸收的缺陷部位稱作色心。帶有色心的堿金屬鹵化物晶體是制作可調(diào)諧激光器的材料。色心激光器有可能成為一種有實(shí)用價(jià)值的激光技術(shù)。色心晶體可做儲存或顯示信息器件等的材料。大量人為控制的色心材料在諸如半導(dǎo)體、發(fā)光、光電導(dǎo)等許多技術(shù)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。
自旋即是由粒子內(nèi)稟角動(dòng)量引起的內(nèi)稟運(yùn)動(dòng)。在量子力學(xué)中，自旋是粒子所具有的內(nèi)稟性質(zhì)，其運(yùn)算規(guī)則類似于經(jīng)典力學(xué)的角動(dòng)量，并因此產(chǎn)生一個(gè)磁場。自旋角動(dòng)量是系統(tǒng)的一個(gè)可觀測量，它在空間中的三個(gè)分量和軌道角動(dòng)量一樣滿足相同的對易關(guān)系。
每個(gè)粒子都具有特有的自旋。自旋的直接的應(yīng)用包括：核磁共振譜、電子順磁共振譜、質(zhì)子密度的磁共振成像，以及巨磁電阻硬盤磁頭。自旋可能的應(yīng)用有自旋場效應(yīng)晶體管等。以電子自旋為研究對象，發(fā)展創(chuàng)新磁性材料和器件的學(xué)科分支稱為自旋電子學(xué)。
千赫茲是頻率，也可以說是采樣率。聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，而聲音每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)，就稱為頻率，頻率的單位是赫茲，簡稱為赫，符號為Hz。千赫茲：千赫，縮寫是kHz或KHZ*，它是交流電(AC)或電磁波(EM)頻率的單位，等于1000赫茲(1000Hz)。
這個(gè)單位也用于信號帶寬的度量和描述。千赫茲是頻率的一個(gè)相對小的單位，更普遍一些的單位是MHz，等于1，000，000Hz或1，000kHz，還有GHz，它等于1，000，000，000Hz或1，000，000kHz。千赫常常用來描述數(shù)字信號以及模擬信號的帶寬。數(shù)字信號的帶寬指的是比特每秒的數(shù)據(jù)速度。一般來說，數(shù)據(jù)速度越快，帶寬越大。但是，數(shù)據(jù)速度和帶寬并不是一回事。速度為28，800bps的調(diào)制解調(diào)器，從某種意義上來說，它表面上頻率為28.8kHz。但它的寬帶通常要小很多，因?yàn)閹捠侨Q于某個(gè)時(shí)刻數(shù)據(jù)字符的變化量，而非單位時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù)。
量子傳感器是根據(jù)量子力學(xué)規(guī)律、利用量子效應(yīng)設(shè)計(jì)的、用于執(zhí)行對系統(tǒng)被測量進(jìn)行變換的物理裝置。量子傳感器基于激光冷卻原子，極可能大幅提升系統(tǒng)性能。激光冷卻原子是小型相干氣體原子，可以測量重力場或磁場變化，不僅非常精確，而且靈敏度很高。量子傳感技術(shù)領(lǐng)域包括：陀螺儀、磁力測定、重力梯度測量、下一代小型傳感器以及原子電子技術(shù)。
電子順磁共振波譜學(xué)
又稱"電子自旋共振波譜學(xué)"。由于電子自旋可產(chǎn)生一個(gè)小磁場，其磁矩μ與自旋角動(dòng)量呈μ=geμbS關(guān)系，其中g(shù)e稱為g值，自由電子ge=2.0023;μb是玻爾(Bohr)磁子，常數(shù)。當(dāng)電子處于強(qiáng)磁場B。時(shí)，對應(yīng)于自旋狀態(tài)ms=±1/2的能級將會(huì)發(fā)生分裂，產(chǎn)生能級差△E=geμbBo，若以對應(yīng)于此能級差的輻射(通常在微波區(qū))照射此體系時(shí)，電子會(huì)吸收這一輻射而在兩個(gè)能級間產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生共振現(xiàn)象，稱之為電子自旋共振。
通過改變外加磁場或輻射頻率則可獲得受不同環(huán)境影響的電子自旋共振分布信息，即得到電子自旋共振波譜。含有多個(gè)電子的原子、分子或離子體系中，自旋角動(dòng)量S可產(chǎn)生磁矩μ,對S不為零的含有不成對電子的原子，自由基及順磁性金屬離子都可以進(jìn)行ESR觀察。由于ge與電子所處的微環(huán)境直接相關(guān)，本方法已成為化學(xué)、材料物理學(xué)、生命科學(xué)等研究領(lǐng)域中獲得電子及相應(yīng)分子信息的重要手段之一。
如通過測定含有不成對電子的原子、離子或自由基的胚R波譜，可以獲得電子與電子、電子與核自旋相互作用的超精細(xì)結(jié)構(gòu)信息;還可以通過自旋標(biāo)記技術(shù)，將帶有未成對電子的小分子結(jié)合到生物大分子上，觀察大分子對結(jié)合的小分子的ESR波譜及變化的程度，獲得大分子局部精細(xì)結(jié)構(gòu)的信息等。
電子自旋順磁共振儀
是一種成份分析儀器，可使用在物理、生物、化學(xué)等領(lǐng)域，可作為研究領(lǐng)域比較為有效的科研手段之一。順磁儀(x-波段微波橋) 9GHz—10GHz工作范圍;場精確度高于500mG S/N 1.56KHz 240/1。主要測樣品中單電子、自由基及自由基對?？蓹z測的樣品狀態(tài)為液體、固體、粉末、薄膜以及動(dòng)物內(nèi)臟組織。 對于有機(jī)光化學(xué)體系可測自旋標(biāo)記、自旋捕獲及電子轉(zhuǎn)移樣品。更重要的是檢測短命樣品的中間體(納秒級)。
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