Добро пожаловать на страничку Группы ЭПР спектроскопии перспективных материалов Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук. Надеемся, что представленная здесь информация, касающаяся деятельности нашей группы в исследовании различных систем пониженной размерности, окажется полезной для Вас.

В основном мы исследуем органические проводящие и биологические системы методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), который является одним из наиболее эффективных методов радиоспектроскопии.

Метод ЭПР позволяет регистрировать молекулярные, конформацтонные и релаксационные параметры различных конденсированных систем, содержащих неспаренный электрон. Если, однако, система содержит два и более парамагнитных центров с близкими магнитно-резонансными параметрами, то их индивидуальные спектры ЭПР этих центров могут слиться в один результирующий спектр. Аналогичная картина типична и при исследовании парамагнетика со слабо анизотропными магнитными параметрами, отдельные компоненты спектра ЭПР которого регистрируются при различных значениях магнитного поля. Это явилось причиной интенсивных разработок в конце прошлого века методических подходов создания более эффективной и информативной ЭПР спектроскопии миллиметрового и даже субмиллиметрового диапазонов. При исследовании структуры, полярности и динамики микроокружения радикалов в различных спин-модифицированных органических и биологических системах такой метод должен обладать следующими преимуществами перед обычно используемыми методами 3-см и даже 8-мм диапазонов регистрации:

	Основным преимуществом ЭПР спектроскопии миллиметрового диапазона является высокое спектральное разрешение по g-фактору, пропорциональное частоте регистрации или напряженности внешнего магнитного поля. Насыщение парамагнитных центров при относительно низком СВЧ поляризующем поле, которое становится возможным из-за экспоненциальной зависимости числа возбужденных спинов от частоты регистрации. Этот эффект успешно используется при исследовании релаксации и динамики парамагнитных центров, а также сверхмедленной подвижности в исследуемой системе. В высоких магнитных полях существенно уменьшается кросс-релаксация парамагнитных центров, что позволяет получать более полную и точную информацию об исследуемой системе. В миллиметровом диапазоне ЭПР при исследовании разупорядоченных систем увеличивается чувствительность метода к их ориентации в магнитном поле. Возможность исследования спиновых систем с более сильным расщеплением в нулевом поле благодаря большей энергии СВЧ квантов. При регистрации спектров ЭПР в высоких магнитных полях они становятся более простыми из-за уменьшения эффектов второго порядка. В высоких магнитных полях увеличивается информативность импульсных методов, например, ENDOR.

На приведенном выше рисунке показано как увеличивается спектральное разрешения метода ЭПР простейшего нитроксильного радикала с анизотропными g-фактором и константой A сверхтонкого взаимодействия при увеличении частоты электронной прецессии. Спектры ЭПР, рассчитанные для стандартных частот регистрации, показаны красными цветом. Главные магнитные параметры различных нитроксильных радикалов, полученные в 2-мм (140 ГГц) диапазоне ЭПР, приведены в этой таблице.

Эталоны g-факторов, используемые в высоко-частотной/полевой ЭПР спектроскопии, приведены на этой странице.

Первый многофункциональный универсальный ЭПР спектрометр 2-мм диапазона был разработан и создан в Институте химической физики РАН под руководством профессора Я.С. Лебедева в 1975 г. Метод позволил приступить к исследованию органических радикалов в различных конденсированных системах (растворах, полимерах, кристаллах и др.), в которых осуществляются сложные молекулярные и релаксационные процессы, в том числе медленные анизотропные движения, кросс-релаксация и т.д. Это, а также стремительное развитие различных методических разработок, послужило росту энтузиазма ученых, использующих в своей деятельности метод ЭПР. Основным преимуществом 2-мм ЭПР спектроскопии является не столько ее успешное практическое использование, сколько возможность получения качественно новой информации об уже известных соединениях и выяснение различных явлений начиная с анализа специфических взаимодействий и скоррелированных релаксаций в конденсированной среде до переноса заряда в биологических системах и органических полупроводниках.