電子順磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，簡稱EPR），亦稱“電子自旋共振” (ESR)，是由不配對電子的磁矩發源的一種磁共振技術，是研究化合物或礦物中不成對電子狀态的重要工具。可用于從定性和定量方面檢測物質原子或分子中所含的不配對電子，并探索其周圍環境的結構特性。

01 EPR原理

在垂直于B0的方向上施加頻率為hv的電磁波，當滿足hv=gβB0時，處于兩能級間的電子發生受激發躍遷，導緻部分處于低能級中的電子吸收電磁波的能量躍遷到高能級中，這就是順磁共振現象。受激躍遷産生的吸收信号經電子學系統處理可得到EPR吸譜線。

g為波譜分裂因子，簡稱g因子或g值；β為電子磁矩的自然單位，稱玻爾磁子。g因子和A值是EPR譜圖中兩個最重要的信息，通過測試g因子和A值可以判斷出單電子的類型，可能的結構信息，然後通過計算及模拟得出準确結構。

02 EPR研究對象

1.自由基:分子中含有一個未成對電子的物質，如二苯苦基肼基(DPPH)，三苯甲基，都有一個未成對電子。

2.雙基(Biradical)或多基(Polyradical):在一個分子中含有兩個或兩個以上未成對電子的化合物，但它們的未成對電子相距較遠，相互作用較弱。

3.三重态分子(tripletmolecule):這種化合物的分子軌道中含有兩個未成對電子，且相距很近，彼此之間有很強的相互作用。如氧分子，它們可以是基态或激發态。

4.過渡金屬離子和稀土離子:這類分子在原子軌道中出現未成對電子，如常見的過渡金屬離子有Ti3 (3d1)， V3 (3d7)等。

5.固體中的晶格缺陷，一個或多個電子或空穴陷落在缺陷中或其附近，形成了一個具有單電子的物質，如面心、體心等。

6.具有奇數電子的原子，如氫、氮、堿金屬原子。

03 EPR應用

1.自由基中間産物的直接檢測和分析

用EPR檢測自由基是一種快速的、直接有效的方法，實驗中将所得EPR波譜中相應吸收峰的g因子計算出來，通過與标準值比較，估算是哪種自由基，再通過化學手段消除自由基以驗證上面的推斷。

2.瞬态自由基的EPR檢測方法及應用

自由基捕捉技術與EPR相結合的方法具有檢測靈敏度高、特異選擇性強和分析結果可靠等優點，被廣泛用于壽命短、穩态濃度低的瞬态自由基的檢測，在許多涉及細胞甚至動物體系以及化學反應機制的研究中都得以廣泛應用。瞬态自由基的EPR檢測的實驗方法是：首先設計并合成一種能夠捕獲自由基的探針分子，這種探針分子必須能夠快速捕獲反應過程中産生的瞬态自由基，然後用EPR對捕獲反應加合物的分子結構進行解析，通過逐一鑒定EPR譜線上各峰對應組分結構，推斷并鑒定。

3.順磁離子配合物的EPR譜研究

順磁離子配合物的EPR譜研究是将順磁性金屬離子作為結構探針，與蛋白質等有機物結合，形成配位結構，通過研究順磁離子配合物的EPR圖譜能夠獲取配合物的分子的自旋态、配位結構和電子能級等重要信息。順磁性離子EPR波譜的解析依賴于配合物的構型與d電子及缺陷的分布，通過對理論計算的方法的研究，能夠較為深入地解析多種過渡金屬離子及其化合物在不同配位場作用下的EPR信号特征及催化性能研究。

4.固體中的晶格缺陷

一個或多個電子或空穴陷落在缺陷中或其附近，形成了一個具有單電子的物質，如面心、體心等。或因為原子缺少引起的含有單電子的原子缺陷。

5.電子順磁共振在工農業生産中的應用

電子順磁共振在實際工農業生産中具有非常多的應用，包括食品與自由基、啤酒釀造過程中的質量控制、輻照劑量計、考古年代的測定、檢測煙草自由基、種子和花粉最佳儲藏條件的預測等等。

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