Elektronenspinresonanz

Elektronen|spinresonanz

 

Abkürzung ESR [von englisch electron spin resonance], durch Mikrowellen ausgelöster Übergang zwischen zwei Energieniveaus E₁ und E₂ in den Atomen, Molekülen u. Ä. eines sich in einem homogenen statischen Magnetfeld (Feldstärke H ) befindlichen paramagnetischen Materials, daher auch als paramagnetische (Elektronen-)Resonanz, Abkürzung EPR (von englisch electron paramagnetic resonance), bezeichnet. Die Elektronenspinresonanz beruht auf dem magnetischen Zeeman-Effekt. Die beiden sich um eine Energiedifferenz ΔE = 2μ_B H unterscheidenden Energiezustände (μ_B = bohrsches Magneton) entsprechen dabei den verschiedenen Einstellungsmöglichkeiten des Spins eines ungepaarten Elektrons in diesen atomaren Systemen relativ zur Magnetfeldrichtung. Der mit Umklappen des Spins verbundene Übergang erfolgt, wenn als Resonanzbedingung die Energie des Mikrowellenquants hν (h = plancksches Wirkungsquantum, ν = Frequenz) gleich der Energiedifferenz der beiden Zustände des Systems ist. Die Elektronenspinresonanz macht sich dann in einer Absorption der Mikrowellen bemerkbar. - Ein Hauptmerkmal eines ESR-Spektrums (Elektronenspinresonanzspektroskopie) ist seine Hyperfeinstruktur, d. h. die Aufspaltung der Resonanzlinie (die dem Übergang zwischen den beiden Spineinstellungsmöglichkeiten eines Elektrons im Magnetfeld entspricht) in eine Anzahl von Linien, die durch die Wechselwirkung zwischen den spinmagnetischen Momenten des Elektrons und der Atomkerne zustande kommt.