Resonancia paramagnética electrónica

La RPE se usa en física del estado sólido para identificar y cuantificar radicales (esto es, moléculas con electrones desapareados), así como en biología y medicina para seguir sondas de espín biológicas.Para detectar algunos detalles sutiles en algunos sistemas, se precisa la RPE de altos campos y alta frecuencia.A diferencia de la RPE corriente, que es asequible para laboratorios universitarios, hay pocos centros en el mundo que ofrezcan RPE de altos campos y alta frecuencia.Entre ellos están el ILL en Grenoble (Francia) y otro en Tallahassee (Estados Unidos de América).Cada alineación posee una energía específica debido al efecto Zeeman, descrita por la ecuación:Entonces, los espectros de RPE pueden generarse ya sea variando la frecuencia del fotón incidente sobre la muestre y manteniendo el campo magnético constante o, por el contrario, variando el campo magnético y manteniendo la frecuencia del fotón constante.Si un grupo de centros paramagnéticos, por ejemplo radicales libres, es expuesto a microondas a una frecuencia fija, al aumentar el campo magnético externo, la brecha energética entre los estados energéticosDebido a que, usualmente, hay más electrones en el estado inferior debido a la distribución de Maxwell-Boltzmann, existe una absorción neta de energía y es esta absorción la que se monitorea y se convierte en un espectro.Al usar detección sensible a las fases, sólo se detectan señales de la misma modulación (100 kHz).Entonces, los parámetros requeridos son: En sistemas reales, los electrones normalmente no se encuentran aislados, sino que están asociados con uno o más átomos.Un electrón desapareado responde no sólo al campo magnético aplicado del espectrómetro, sino también a cualquier campo magnético local de átomos y moléculas.en un experimento de RPE, midiendo el campo y la frecuencia a la cual la resonancia ocurre.Este acoplamiento introduce estados energéticos adicionales y, en consecuencia, se producen espectros con diversas líneas.La polarización del espín es el tercer mecanismo para las interacciones entre un electrón desapareado y un espín nuclear, siendo especialmente importante para los para los radicales orgánicos que poseen electrones π, como el anión radical benceno.Los símbolos "a" y "A" son usados para representar las constantes de acoplamiento hiperfino isotrópicas, mientras que "B" es usualmente empleado para las constantes de acoplamiento hiperfino anisotrópicas.Por ejemplo, el espectro del radical metilo mostrado arriba muestra que los tres núcleos deEl común que las constantes de acoplamiento disminuyan su valor con la distancia hacia un electrón desapareado, aunque hay notables excepciones como el radical etilo.Estos anchos definidos son llamados ancho medio y poseen algunas ventajas: para líneas asimétricas se pueden proporcionar valores de anchos medios izquierdo y derecho.Radicales orgánicos e inorgánicos pueden ser detectados en sistemas electroquímicos y en materiales expuestos a la luz UV.Puede ser aplicada a un amplio rango de materiales como carbonatos, sulfatos, fosfatos, sílice y silicatos.A pesar de que los radicales son muy reactivos y, en consecuencia, no aparecen normalmente en altas concentraciones en la biología, algunos reactivos especiales se han desarrollado para etiquetar mediante espín a las moléculas de interés.Esto puede ser un problema particularmente importante en el estudio de reacciones en líquidos.Las personas que estuvieron expuestas a la radiación del desastre nuclear de Chernóbil han sido examinadas mediante este método.[17]​ Las mediciones de espectroscopía RPE en campos altos y frecuencias altas a veces es requerido para detectar detalles sutiles.Para obtener una sensibilidad óptima así como información cuantitativa, el diodo debería operar dentro de la región lineal.Para generar campos apropiados para la banda W y superiores, se utilizan imanes superconductores.Para lograr acrecentar las señales y en consecuencia, aumentar la sensibilidad, la muestra es colocada de manera que recaiga en el máximo del campo magnético y en el mínimo del campo eléctrico.Esto resulta en un cambio en la impedancia, que sirve para detener la cavidad de un acoplamiento crítico.[20]​ La dinámica del espín electrónico se estudia de una mejor manera con mediciones pulsadas.