Sistema EPR
X'inhi s-sistema EPR?
Sistema EPR (Reżonanza paramanjetika tal-elettroni) hija teknika ta 'reżonanza manjetika li toriġina mill-mumenti manjetiċi ta' elettroni mhux paired u tista 'tintuża biex tiskopri b'mod kwalitattiv u kwantitattiv l-elettroni mhux imqabbla li jinsabu fl-atomi jew molekuli tal-materja u biex tesplora l-proprjetajiet strutturali ta' madwarhom. Għar-radikali ħielsa, il-mument manjetiku orbitali m'għandu kważi l-ebda rwol, u l-maġġoranza l-kbira (aktar minn 99%) tal-mument manjetiku totali hija kkontribwita mill-ispin tal-elettroni, Huwa għalhekk li r-reżonanza paramanjetika tal-elettroni hija magħrufa wkoll bħala reżonanza tal-ispin tal-elettroni (ESR). ).
Applikazzjoni tas-sistema EPR
Spettroskopija tar-reżonanza paramanjetika tal-elettroni huwa wieħed mill-mezzi moderni ta 'ttestjar tal-proprjetajiet ta' materjali ta 'teknoloġija għolja u huwa metodu spettroskopiku għall-iskoperta ta' kampjuni b'elettroni mhux imqabbla. Jippermettilna niksbu informazzjoni sinifikanti dwar l-istruttura u d-dinamika tas-sustanzi anke fil-kuntest ta’ reazzjonijiet kimiċi u fiżiċi li jsiru mingħajr ma jaffettwawhom. Ġie użat ħafna f'ħafna oqsma bħall-fiżika, il-kimika, il-bijoloġija, il-bijokimika, il-mediċina, ix-xjenza ambjentali, it-tiftix ġeoloġiku, eċċ. L-EPR hija teknika ideali biex tikkumpensa għal mezzi analitiċi oħra.
Sistema EPR fil-manipulazzjoni quantum u l-komputazzjoni kwantistika
Is-sistema EPR għandha l-vantaġġi u l-prospetti ta 'kompjuters klassiċi fil-komputazzjoni kwantistika. Il-metodu ta 'manipulazzjoni quantum u quantum computing bl-EPR huwa li tagħmel ċippa ta' materjal spintronics u timmanipula u tikkodifika l-istat tal-ispin tal-elettron wieħed fis-saff atomiku ta 'barra billi tapplika pulses microwave għalih, u twettaq operazzjonijiet quantum bl-użu tal-kodifikazzjoni tal-istat tal-ispin tal-elettron. Minħabba l-vantaġġi ta 'żmien twil ta' koerenza, tħaddim mgħaġġel tal-bieb tal-loġika, u qari tal-bit quantum wieħed għall-komputazzjoni tal-quantum ta 'spin ta' stat solidu, sar hot spot għar-riċerka.
Sistema EPR għall-iskoperta diretta u l-analiżi ta 'intermedji radikali ħielsa
Il-fattur g tal-quċċata ta 'assorbiment korrispondenti fl-ispettru EPR miksub huwa kkalkulat u mqabbel mal-valur standard biex jiġi stmat liema radikali huwa, u mbagħad ir-radikali jiġi eliminat kimikament biex tivverifika l-inferenza ta' hawn fuq.
Bħalissa, xi radikali huma stabbli f'temperatura tal-kamra u jistgħu jinkisbu direttament permezz tal-ispettroskopija EPR, pereżempju, is-sinjal EPR tar-radikali tal-jone negattiv Sc3 C2 inkluż C80 iffurmat mir-reazzjoni tal-fullerene C80 mal-metall Sc. L-intermedjati radikali fil-katina tat-trasport tal-elettroni tar-reazzjoni tal-fotosintesi ġew studjati flimkien ma' tekniki ta' temperatura baxxa. Studju karatteristiku ħafna huwa l-iżvilupp ta' ċelloli ta' reazzjoni radikali elettrokimika in situ speċifiċi għall-EPR biex jikkaratterizzaw radikali għal reazzjonijiet ta' elettrodi. Il-kejl tal-formazzjoni ta' prodotti radikali intermedji minn irradjazzjoni ta' komposti inorganiċi li fihom il-karbonju hija l-essenza tal-metodu ta' datazzjoni arkeoloġika EPR, li jista' jiġi applikat bħala referenza għas-sit ta' impjanti kbar tal-enerġija idroelettrika u kumplessi ta' bini.
Metodu ta 'skoperta EPR għal radikali temporanji u l-applikazzjonijiet tiegħu
Il-kombinazzjoni ta 'teknoloġija ta' qbid radikali u EPR għandha l-vantaġġi ta 'sensittività għolja ta' skoperta, speċifiċità għolja u riżultati analitiċi affidabbli, u tintuża ħafna għall-iskoperta ta 'radikali temporanji b'ħajjiet qosra u konċentrazzjonijiet baxxi ta' stat stabbli, u tintuża ħafna f'ħafna studji li jinvolvu sistemi ċellulari u anke annimali u mekkaniżmi ta’ reazzjoni kimika. Il-metodu sperimentali għall-iskoperta EPR ta 'radikali temporanji huwa li l-ewwel tiddisinja u tisintetizza molekula ta' sonda kapaċi li taqbad ir-radikali, li għandha tkun kapaċi jaqbad malajr ir-radikali temporanji ġġenerati matul ir-reazzjoni, u mbagħad tanalizza l-istruttura molekulari tal-adducts tar-reazzjoni maqbuda. mill-EPR, u jiddeduċi u jidentifika l-istrutturi tal-komponenti li jikkorrispondu mal-qċaċet fuq l-ispettri EPR wieħed wieħed.
Barra minn hekk, l-ispettroskopija EPR ta 'kumplessi tal-joni paramanjetiċi u EPR għal applikazzjonijiet farmaċewtiċi huma wkoll disponibbli.
Prinċipju tax-xogħol tas-sistema EPR
Il-prinċipju bażiku tax-xogħol tas-sistema EPR huwa kif ġej:
Fir-reżonanza paramagnetika tal-elettroni, elettron huwa partiċella elementari b'ċerta massa u ċarġ negattiv, li kapaċi tagħmel żewġ tipi ta' moviment; waħda tinsab f'orbita madwar in-nukleu, u l-oħra hija spin fuq assi li jgħaddi miċ-ċentru tiegħu. Hekk kif il-moviment tal-elettron jiġġenera mument ta' forza, fil-moviment jiġu ġġenerati kurrent u mument manjetiku. Fil-kamp manjetiku kostanti applikat H, il-mument manjetiku tal-elettroni jaġixxi bħal virga jew labra manjetika ċkejkna, u peress li n-numru kwantiku tal-ispin tal-elettroni huwa 1/2, hemm biss żewġ orjentazzjonijiet tal-elettroni fil-kamp manjetiku estern: waħda parallela ma' H, li tikkorrispondi għal-livell ta' enerġija baxxa, bl-enerġija ta' -1/2gβH; waħda parallela inversa ma' H, li tikkorrispondi għal-livell ta' enerġija għolja, bl-enerġija ta' +1/2gβH, u d-differenza fl-enerġija bejn iż-żewġ livelli ta' enerġija hija gβH. Jekk id-direzzjoni perpendikolari għal H Jekk il-mewġa elettromanjetika ta' frekwenza v tiżdied fid-direzzjoni perpendikolari għal H, l-elettron tal-livell ta' enerġija baxxa jassorbi l-enerġija tal-mewġa elettromanjetika u jaqbeż għal-livell ta' enerġija għolja, li jissejjaħ reżonanza paramagnetika tal-elettroni. Fil-kundizzjonijiet bażiċi ta' hawn fuq għar-reżonanza paramagnetika tal-elettroni, h hija l-kostanti ta' Planck, g huwa l-fattur ta' qsim spettrali (imsejjaħ fattur g jew valur g), u β hija l-unità naturali tal-mument manjetiku tal-elettroni, imsejjaħ manjeton Bohr. Bil-valur g tal-elettroni ħielsa = 2.00232, β = 9.2710×10-21 erg/Gauss, h = 6.62620×10-27 erg-sek, billi tissostitwixxi fl-ekwazzjoni ta' hawn fuq, tista' tinkiseb ir-relazzjoni bejn il-frekwenza tal-mewġa elettromanjetika u l-kamp manjetiku tar-reżonanza: (Gauss) = 2.8025 (MHz).
Frekwenzi komuni microwave tas-sistema EPR
It-3 frekwenzi microwave li ġejjin huma komunement użati fl-ispettrometrija tar-reżonanza paramanjetika tal-elettroni
| żigarella | Frekwenza v (gigahertz) | Tul tal-mewġ (ċm) | Kamp manjetiku reżonanti korrispondenti H(Tesia) |
|---|---|---|---|
| X | 9.5 | 3.16 | 0.3390 |
| K | 24 | 1.25 | 0.8560 |
| Q | 35 | 0.86 | 1.2490 |
Rekwiżiti tas-sistema EPR għall-kampjuni
Fis-sistema EPR:
1. Meta l-kampjun ikun trab, huwa meħtieġ li tipprovdi madwar 20 mg.
2. Meta l-kampjun ikun blokka, għandu jkun fi ħdan 3mm f'żewġ direzzjonijiet u itwal fid-direzzjoni l-oħra, minħabba li l-kampjun ikun f'tubu tal-kwarz b'dijametru ta 'ġewwa ta' 3 u 4mm.
3. Meta l-kampjun ikun likwidu, 2mL huwa meħtieġ.
Fatturi li jaffettwaw il-kwantifikazzjoni tas-sistema EPR
Diversi fatturi li jaffettwaw il- EPR qawwa tas-sinjal, u b'mod ġenerali, jistgħu jinqasmu fi tliet fatturi.
| Fatturi ta' strumentazzjoni oġġettivi | Faxxa tal-frekwenza, valur Q tal-kavità reżonanti, fattur tal-mili, daqs tat-tubu tal-kampjun, kavità reżonanti b'żewġ korpi |
| Fatturi operattivi umani | Qawwa microwave, amplitudni tal-modulazzjoni tal-kamp manjetiku u angolu tal-fażi microwave, frekwenza tal-modulazzjoni tal-kamp manjetiku, kontroll awtomatiku tal-frekwenza (AFC), kurrent tad-ditekter, kostanti tal-ħin u ħin tal-iskannjar |
| Għażla ta' kampjuni standard | Stabbli, kejl preċiż, stat inkluż likwidu, solidu, ħġieġ, trab, kristall, eċċ. |
Oġġett ta' skoperta tas-sistema EPR
Oġġetti ta 'skoperta ta' reżonanza paramanjetika tal-elettroni jistgħu jinqasmu f'żewġ kategoriji ewlenin.
a. Sustanzi li għandhom elettroni mhux imqabbla (jew elettroni singoli) fl-orbitali molekulari. Bħal radikali ħielsa (molekuli li fihom elettron wieħed), radikali doppji u multipli (molekuli li fihom żewġ elettroni singoli jew aktar), molekuli triplet (għandhom ukoll żewġ elettroni singoli fl-orbitali molekulari, iżda huma qrib ħafna flimkien u għandhom interazzjonijiet manjetiċi qawwija ma 'xulxin, b'differenza radikali doppji), eċċ.
b. Sustanzi b'uniku elettroni fl-orbitali atomiċi, bħal atomi ta 'metalli alkali, jonji tal-metalli ta' transizzjoni (inklużi jonji tal-ħadid, palladju u platinu, li għandhom qxur 3d, 4d, u 5d mhux mimlija f'dik l-ordni), joni tal-metall rari tad-dinja (b'qxur 4f mhux mimlija) , eċċ.
Speċifikazzjoni u karatteristiċi tas-sistema EPR
Sistema EPR fuq il-bank
| Frekwenza operattiva | X-band |
| Sensittività | 5 * 10 spins/mT |
| Qawwa tal-majkrowejv | 1μW-100mW |
| Sensittività ta' konċentrazzjoni | 50pM |
| Uniformità tal-kamp manjetiku | 50mG |
| Riżoluzzjoni tal-iskannjar | ﹥125,000 punt |
| Frekwenza tal-modulazzjoni | 10kHz u 100kHz |
karatteristiċi:
1. Sistema EPR fuq il-bank hija mgħammra b ' awtosampler li jista' jipproċessa awtomatikament sa 23 kampjun, ir-reżonatur huwa preċiż ħafna u pożizzjonat tajjeb għall-massimu riproduċibbiltà.
2. Iż-żieda ta' sistema awtomatika goniometru jippermetti rotazzjoni kompletament awtomatika tal-kampjun fi stadji angolari minn 0.1°C sa 180°C. Il-Popper jiġi aġġustat awtomatikament qabel kull kejl.
3. Huwa strument kompatt u ta 'prestazzjoni għolja b'sensittività u affidabilità għolja, u ħajja twila ta' servizz.
Prekawzjonijiet għall-użu tas-sistema EPR
Hemm aktar biex issir preċiża Kejl EPR milli sempliċement tpoġġi l-kampjun fil-kamra reżonanti.
a. Il-kavità reżonanti għandha l-hekk imsejjaħ valur superjuri, jiġifieri Q. Il-valur Q huwa l-proporzjon tal-valur massimu tal-enerġija elettromanjetika maħżuna fil-kavità reżonanti f'ċiklu wieħed immultiplikat b'2πν (ν hija l-frekwenza) għall-enerġija kkunsmata minn il-kavità għal kull unità ta 'ħin, li tirrifletti l-konsum tal-enerġija tal-mewġ elettromanjetiku. iktar ma jkun kbir il-valur Q, iktar ikun għoli l-valur tal-quċċata tas-sinjal.
b. Jekk ma jsirx sew, il-valur Q mhuwiex l-istess għal kull test, sabiex l-intensità tas-sinjal EPR miksuba ma tirriflettix il-konċentrazzjoni ta 'radikali ħielsa fil-kampjun. Meta tuża l-quċċata tal-quċċata tas-sinjal biex tirrappreżenta l-konċentrazzjoni tar-radikali ħielsa f'kejl kwantitattiv, huwa importanti li tingħata attenzjoni għad-daqs tal-valur Q. F'kundizzjonijiet normali, il-valur Q għandu jkun stabbli meta l-parametri sperimentali tal-EPR huma aġġustati b'mod korrett.
c. Wara li l-kampjun jitqiegħed fil-kwarz EPR cuvette, huwa importanti li jiġi żgurat li l-fond fil-kavità reżonanti fejn tinsab il-kuvett ikun l-istess għal kull kejl u li l-kuvett ikun vertikali u ma jiddevjax wisq f'direzzjoni waħda. Idealment, il-kampjun għandu jitqiegħed fil-post fejn il-kamp manjetiku tal-microwave ikun l-aktar qawwi u l-kamp elettriku jkun l-aktar dgħajjef, għaliex ir-reżonanza manjetika trid tinteraġixxi mal-kamp manjetiku tal-mewġa elettromanjetika, filwaqt li l-interazzjoni tal-kamp elettriku tista' twassal biss għal telf mhux reżonanti fil-mezz.
d. Għall-ambjent tax-xogħol li fih jinsab l-istrument EPR, bidliet drastiċi fit-temperatura u l-umdità kif ukoll iċ-ċirkolazzjoni tal-arja m'għandhomx iseħħu biex jiżguraw linja bażi relattivament bla xkiel tal-ispettru.
Kif tordna sistema EPR?
Jekk inti interessat tagħna Sistema EPR jew għandek xi mistoqsijiet, jekk jogħġbok ikteb e-mail lil info@antiteck.com, aħna nwieġbuk kemm jista 'jkun malajr.