科學指南針-EPR 檢測的物理量的含義
在做EPR測試時,科學指南針檢測平臺工作人員在與很多同學溝通中了解到,好多同學對EPR測試不太了解,對其原理,仍是小白階段,針對此,科學指南針檢測平臺團隊組織相關(guān)同事對網(wǎng)上海量知識進行整理,希望可以幫助到科研圈的伙伴們;
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g 因子
如果分子的磁矩不為 0,也就是存在沒有配對的電子,那么當有電磁波加到這個電子上面的時候, 這個電子存在自旋磁矩與磁場的方向相同、相反兩種狀態(tài),兩種狀態(tài)能量不一樣。磁場的強度越 大,兩種狀態(tài)的能量差也越大。當電磁波的單個光子能量 hγ(其中 h 為普朗克常數(shù),γ為電磁 波的頻率)正好等于這個能量差的時候,就會出現(xiàn)共振的情況,EPR 譜就會出現(xiàn)共振峰。
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即:△E=hγ=gβH,
因此,g=hγ/βH
其中 g 稱作 g 因子(或者 g-tensor、g 張量),β為波爾磁子是一個常量,H 為磁場的強度。
當磁場的頻率和強度滿足上述關(guān)系的時候,就會發(fā)生共振,從而產(chǎn)生強的吸收峰。
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因此,在理上要滿足共振條件,有兩種方法,對應的 EPR 檢測也就有兩種方法:
固定頻率改變場強,即:掃場法;
固定場強改變頻率,即:掃頻法。
對于自由電子而言,g=2.0023,在不同的分子、材料里面,g 因子有所不同,這就是 EPR 能 檢測到的重要物理量之一。
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對于大多數(shù)分子,表現(xiàn)為各向異性,從而使 g 因子也是各向異性,則 g 因子的大小與自旋體系 相對于外磁場的方向有關(guān)。g 因子的各向異性通常用一個二級張量形式來描述。
由于分子的對稱性,往往存在一個主軸系,如果把 x, y, z 坐標旋轉(zhuǎn)到主軸系中,則 g 張量矩 陣只有對角元素,即:
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g 張量可以通過 ADF 軟件計算直接地得到,因為基于 Slater 基組 DFT 理論計算得到的電子密度與高精度從頭算方法計算得到的電子密度, 幾乎完全一致,近似為 CCSD 的精度。對于 EPR 而言,Gaussian 基組精度顯著低于 Slater 基組
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