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--- adf:epr [2016/04/12 20:00] – liu.jun
+++ adf:epr [2016/04/20 20:09] (当前版本) – liu.jun
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 ======电子顺磁共振谱======
+=====概念=====
 电子自旋共振（electron spin resonance,简称ESR）、电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance，简称EPR），一般认为说的是同一个东西，因为电子顺磁共振主要是由于电子的自旋共振引起的。但现在逐渐发现电子轨道运动的磁矩在一些情况下，也有贡献，因此渐渐主要使用电子顺磁共振（EPR）这个词，代替电子自旋共振（ESR）。
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 一个分子轨道，最多只能容纳两个自旋相反的电子，如果分子中所有的分子轨道都已经成对地填满了电子，那么他们的自旋引发的磁矩就完全互相抵消了（自旋方向相反，那么自旋磁矩的方向也是相反的）。
-**EPR是用来研究具有未成对电子的特殊化合物**，例如自由基、过渡金属离子、某些配合物，双基和多基也是：
+**EPR是用来研究具有未成对电子的特殊化合物**，例如自由基、过渡金属离子、某些配合物，双基和多基（含有两个或两个以上未配对电子，并且两个电子相距甚远，它们之间的相互作用很弱）也是：
+{{ :adf:epr01.png?400 |}}
+三重态的分子（有两个未配对电子，但彼此间有很强的相互作用）例如O<sub>2</sub>、过渡金属离子和稀土离子（这类在原子轨道中就出现未配对电子）、固体中的某些局部晶格缺陷，其他一些分子比如NO、NO<sub>2</sub>等，都可以使用EPR方法进行检测。
+EPR的优点：
+  * 灵敏度高，可以检测到10<sup>-14</sup>mol的剂量
+  * 可以直接检测，不破坏样品
+  * **EPR测量得到的g因子，通过理论计算能够符合的非常好，是少量的，理论计算能够精确处理的物理量**
+=====EPR检测的物理量的含义======
+**g因子**
+如果分子的磁矩不为0，也就是存在没有配对的电子，那么当有电磁波加到这个电子上面的时候，这个电子存在自旋磁矩与磁场的方向相同、相反两种状态，两种状态能量不一样。磁场的强度越大，两种状态的能量差也越大。当电磁波的单个光子能量hγ（其中h为普朗克常数，γ为电磁波的频率）正好等于这个能量差的时候，就会出现共振的情况，EPR谱就会出现共振峰。
+{{ :adf:epr04.png |}}
+即：
+//△E=hγ=gβH//，
+因此，
+//g=hγ/βH//
+其中//g//称作//g//因子（或者//g//-tensor、g张量），β为波尔磁子是一个常量，//H//为磁场的强度。当磁场的频率和强度满足上述关系的时候，就会发生共振，从而产生强的吸收峰。
+因此，在理上要满足共振条件，有两种方法，对应的EPR检测也就有两种方法：
+  - 固定频率改变场强，即：扫场法；
+  - 固定场强改变频率，即：扫频法。
+对于自由电子而言，//g//=2.0023，在不同的分子、材料里面，g因子有所不同，这就是EPR能检测到的重要物理量之一。
+对于大多数分子，表现为各向异性，从而使// g// 因子也是各向异性，则 g 因子的大小与自旋体系相对于外磁场的方向有关。//g// 因子的各向异性通常用一个二级张量形式来描述。
+{{ :adf:epr02.png?200 |}}
+由于分子的对称性，往往存在一个主轴系，如果把 x, y, z 坐标旋转到主轴系中，则  //g// 张量矩阵只有对角元素，即：
-{{:adf:epr01.png?200|}}
+{{ :adf:epr03.png?200 |}}
+g张量可以通过ADF软件计算直接地得到，具体参考[[adf:esr_epr|]]
+因为基于Slater基组DFT理论计算得到的电子密度与高精度从头算方法计算得到的电子密度，几乎完全一致，近似为CCSD的精度。对于EPR而言，Gaussian基组精度显著低于Slater基组。

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