電子順磁共振譜學技術是當代重要的物質科學研究手段

　　電子順磁共振譜學技術是當代重要的物質科學研究手段，常用來獲取分子的動力學、結構等信息。該技術一個主要的發(fā)展方向是從盡可能少的樣品中獲取盡可能精確的信息，這需要同時提升空間分辨率和譜線分辨率。近幾十年來，得益于新的探測技術的出現，空間分辨率不斷提升，甚至實現了納米尺度下單個自旋的順磁共振檢測。然而受制于不可控的外界噪聲的干擾，其譜線分辨率卻停留在兆赫茲（MHz）量級，這阻礙了進一步在單分子層面解析結構、局域環(huán)境等信息。要想突破當前的譜線分辨率限制，需尋求克服環(huán)境噪聲的新方法。

　　電子順磁共振波譜儀EPR的基本概念是物質的順磁性是由分子的永久磁矩產生的。根據保里原理：每個分子軌道上不能存在2個自旋態(tài)相同的電子，因而各個軌道上已成對的電子自旋運動產生的磁矩是相互抵消的，只有存在未成對電子的物質才具有永久磁矩，它在外磁場中呈現順磁性。

　　電子自旋產生自旋磁矩：μ=geβ，其中β是玻爾磁子；g是無量綱因子，稱為g因子；自由電子的g因子為g=2.0023，單個電子磁矩在磁場方向分量μ=(1/2)gβ。當電子自旋處于外磁場H的作用下時，有2個可能的能量狀態(tài)：即E=±1/2(gβH)，如圖1所示，能量差ΔE=gβH。這種現象稱為塞曼分裂(Zeemansplitting)。

　　如果在垂直于H的方向上施加頻率為hυ的電磁波，當滿足下面條件：hυ=gβH，處于兩能級間的電子發(fā)生受激躍遷，導致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，于是就產生了順磁共振現象。

　　受激躍遷產生的吸收信號經電子順磁共振波譜儀處理可得到EPR吸收譜線，電子順磁共振波譜儀EPR記錄的吸收信號一般是一次微分線型，或稱一次微分譜線(即電子順磁共振波譜儀測試后得到數據曲線。