Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանս

Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանս (ԷՊՌ), մագնիսական դաշտում գտնվող պարամագնիսական նյութում ռադիոհաճախային տիրույթի փոփոխական էլեկտրամագնիսական դաշտի էներգիայի ռեզոնանսային (ընտրողական) կլանման երևույթը։ Հայտնագործել է Ե. Կ. Զավոյսկին (1944)։ Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի մեթոդով կատարված առաջին աշխատանքները նվիրված էին պարամագնիսական բյուրեղների ուսումնասիրմանը։ Մեթոդի կիրառման հիմնական պայմանը հետազոտվող համակարգում համապատասխան մագնիսական մոմենտներով ոչ զույգ էլեկտրոնների առկայությունն է։ Բարձր էներգիայի և դրա հետ կապված մեծ ակտիվության շնորհիվ ոչ զույգ էլեկտրոնները կարևոր դեր են կատարում քիմիական և կենսաբանական ցանկացած համակարգում, ուստի դրանց հայտնաբերումն ու ուսումնասիրումը հնարավորություն է տալիս հասկանալ մոլեկուլային համակարգերի (ոչ զույգ էլեկտրոններ պարունակող) հատկությունները։ Ոչ զույգ էլեկտրոններ պարունակող նյութի էլեկտրոնները արտաքին մագնիսական $H$ դաշտում բաժանվում են տարբեր էներգիայով երկու խմբերի, այսինքն՝ վերանում է այլասերումը և տեղի է ունենում էներգետիկ մակարդակների ճեղքում։

ԷՊՌ

Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի դեպքում հետազոտվող նմուշը տեղադրում են հաստատուն ուժեղ մագնիսական դաշտում և միաժամանակ այնպիսի հաճախականության էլեկտրամագնիսական ճառագայթում ստեղծում, որպեսզի ճառագայթման քվանտի ($h\nu$) մեծությունը հավասար լինի երկու խմբերի էներգետիկ մակարդակների տարբերությանը (նկ. ), այսինքն՝ $h\nu =g\beta H$ ($h$–ը Պլանկի հաստատունն է, $\nu$-ն՝ միկրոալիքային դաշտի հաճախականությունը, $\beta$-ն՝ Բորի մագնետոնը, իսկ $g$-ն պարամագնիսական մասնիկի կառուցվածքից կախված գործակից է)։ Ճառագայթման էներգիայի հաշվին էներգետիկ ցածր մակարդակի վրա գտնվող ոչ զույգ էլեկտրոններն անցնում են ավելի բարձր մակարդակի վրա և միաժամանակ փոխում իրենց կողմնորոշումը։ Էներգիայի կլանումը (էլեկտրոններով) էներգետիկ բարձր մակարդակի անցնելիս կարող է հայտնաբերվել համակարգով անցնող էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հզորության նվազմամբ և գրանցվել ինքնագրող սարքով՝ կլանման ռեզոնանսային եզակի գծի ձևով։ Եթե հետազոտվող համակարգում ոչ զույգ էլեկտրոնների շուրջը կան մագնիսական մոմենտ ունեցող միջուկներով ատոմներ, ապա էլեկտրոնների մագնիսական մոմենտի և միջուկների թաղանթների միջև ֆերմի կոնտակտային փոխազդեցության շնորհիվ եզակի գիծը տրոհվում է լրացուցիչ գծերի։ Այդ փաստը լրացուցիչ տեղեկություն է տալիս հետազոտվող համակարգում ոչ զույգ էլեկտրոնի շրջապատի մասին։ Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի երևույթը կարող է երևան գալ նաև այն ժամանակ, երբ միկրոալիքային հզորությունը նմուշի վրա է ընկնում ոչ թե անընդհատ, այլ ռեզոնանսային պայմանին բավարարող առանձին իմպուլսների ձևով։ Այդ դեպքում խախտվում է համակարգի սպինների երկու էներգետիկ մակարդակների վրա մասնիկների բոլցմանյան բաշխումը, և էլեկտրամագնիսական ալիքը կլանվում է նմուշում։ Իմպուլսային արձագանքի այս մեթոդը, որ վաղուց կիրառվում է ԱՄՌ–ում (ատոմական մագնիսական ռեզոնանս), էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսում դեռևս սաղմնային վիճակում է գտնվում։ Բայց և այնպես, իմպուլսային մեթոդիկան փոքր հաշվիչ մեքենաների օգտագործմամբ արդեն սկսել է լայնորեն կիրառվել ոչ միայն լազերների ու մազերների համար պարամագնիսական բյուրեղների հետազոտման դեպքում, այլև քիմիական և կենսաբանական համակարգերում։ Իմպուլսային ռեժիմում էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի մեթոդով կարելի է որոշել նմուշում պարամագնիսական կենտրոնների տարածական բաշխումը, նրանց անիզոտրոպ դասավորության աստիճանը, նույնանման ռադիկալների զույգերի հեռավորությունը և դրանց հարաբերական դիրքը։ Հիշատակված խնդիրների լուծումը հնարավորություն է տալիս ինչպես քիմիական, այնպես էլ կենսբանական համակարգերի դեպքում ավելի մոտենալու ռադիկալների մեխանիզմին։

Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանս կիրառվում է բյուրեղների կառուցվածքը, ատոմային միջուկների մագնիսական հատկությունները, պինդ մարմինների և հեղուկների ատոմների փոխազդեցությունը հետազոտելիս ևն։ Այն հանգամանքը, որ ազատ ռադիկալները (քիմիական ակտիվությամբ օժտված ատոմներ, իոններ և մոլեկուլներ) իրենց չլրացված թաղանթներում արժեքական էլեկտրոններ են պարունակում և այդ պատճառով հաստատուն մագնիսական մոմենտ ունեն, Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի մեթոդը դարձնում է քիմ. և բիո–քիմիական ռեակցիաների ընթացքին հետևելու շատ նուրբ ու կատարյալ միջոց և բացատրում էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի լայն կիրառությունը նաև քիմիայում ու կենսաբանության մեջ։

Տես նաև

• Զեեմանի երևույթ
• Ֆեռոմագնիսական ռեզոնանս
• Միջուկային մագնիսական ռեզոնանս

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 4, էջ 33)։