Vorlesung: Einführung in die EPR Spektroskopie

SS 2015 Dienstags 16-18 Uhr ct H2 2 SWS / 4 CP

Modul Einführung in die Theorie der Magnetischen ResonanzWahlpflichtmodul in Physik. & Theor. Chemie

Weitere Vorlesungen dort: Einführung in die Festkörper-NMR SpektroskopieEinführung in die Hochauflösende NMR Spektroskopie2 Veranstaltungen für das Modul benötigt, 3 möglich

Übungen zur Vorlesung:Übungsaufgaben auf der Webseite (www.prisner.de) unter teachingImmer ab DonnerstagAbgabe der Übungen in der Vorlesung eine Woche späterKorrigierte Übungen zurück eine Woche späterNachfragen zu den Übungen bei: Andriy Marko (N140 Raum 18) oder Philipp Schöps (N140 Raum 3/2 A)

Leistungsnachweis für EPR Spektroskopie:Mündliche Abschlussprüfung, Notwendige Voraussetzung 50% der Übungsaufgaben erfolgreich bearbeitet

Anmeldung ab letzter Semesterwoche im Sekretariat N140/Raum17

Einführung

Einführung Seite 1

Lund et al. Principles and Applications of ESR Spectroscopy Springer 2011

○

Wertz & Bolton ESR: Elementary Theory and Practial Applications 1972○

Weil & Bolton EPR: Elementary Theory and Practical Applications 2007

○

Carrington & McLachlan: Introduction to MR Halper 1970○

General•

Schweiger, Jeschke Principles of pulse electron paramagnetic resonance Oxford Press 2001

○

Slichter Principles of Magnetic Resonance Springer 1980○

Poole & Farach Theorie of Magnetic Resonance Wiley 1987○

Levitt Spin Dynamics Wiley 2001○

Theorie•

Methods in Physical Chemistry Wiley-VCH 2007○

Molekülphysik und Quantenchemie, Haken & Wolf, Springer 1991○

Buch Kapitel•

Gersen, Huber ESR Spectroscopy of Organic Radicals 2003○

Organic Radicals•

Abragam & Bleaney EPR of Transition Ions Oxford 1970○

Pilbrow Transition Ion EPR Clarendon 1991○

Transition Metals•

Drescher & Jeschke EPR Spectroscopy Applications in Chemistry and Biology Springer 2012

○

Misra: Multifrequency EPR: Theory and Applications Wiley 2010○

Applications in Chemistry and Biology•

Jeschke Vorlesungsskript Einführung in die ESR-Spektroskopie ○

Skripte•

Literaturangabe

Einführung Seite 2

Allgemeines / Einleitung / Historisches1.

Pauli'sche Spinmatrizen a.Relevante Wechselwirkungenb.Spin-Hamilton Operatorc.Erwartungswerte bei MW Einstrahlung

d.

Theoretische Grundlagen2.

Organische Radikale in Lösunga.Organische Radikale im Festkörperb.Übergangsmetallkomplexe im Festkörper

c.

Continous-wave EPR Spektroskopie 3.

Kohärenz und Relaxation a.

ENDORi.ESEEMii.

Hyperfein-Spektroskopieb.

PELDORi.DQEPRii.Lichtinduzierte Radikalpaare im Festkörper

iii.

Dipolare Spektroskopiec.

Puls-EPR in Festkörpern4.

Inhaltsangabe der Vorlesung:

Einführung Seite 3

Overhauser DNP in Flüssigkeitena.Solid State DNPb.

Dynamische Kernpolarisation5.

Einführung Seite 4

Stern-Gerlach Experiment

Einführung Seite 5

Einführung Seite 6

Erstes EPR Experiment 1945 in Kazan, SU durch Yevgeny Zavoisky2 Jahre vor der Entdeckung der NMR

Historische Einleitung

Einführung Seite 7

Einführung Seite 8

MoO(SCN)52- 1.935

VO(acac)2 1.968

e- 2.0023

CH3 2.0026

C14H10 (anthracene) cation 2.0028

C14H10 (anthracene) anion 2.0029

Cu(acac)2 2.13

g-value

Flavin semiquinone, ubiquinone, ascorbate, etc

2.0030 -2.0050

Nitroxide spin labels and traps

2.0020 -2.0090

sulphur radicals : S-S, S-H

2.02 -2.06

MoV (in aldehyde oxidase)

1.94

Cu2+ 2.0 - 2.4

Fe3+ (low spin) 1.4 - 3.1

Fe3+ (high spin) 2.0 - 10

ACERT Workshop

g-Faktoren

Einführung Seite 9

Typischerweise wird als Anregungsfrequenz 9 GHz verwendet → Magnetfeld von 0.3 T

Probenvolumen ~ 30 µlTemperatur: 3-100 K Metalle10-400 K organische Radikale

Empfindlichkeit:1010 Spins

Messdauer: 1 min- 24 h

Experiment

Einführung Seite 10

Modulationstechnik

Einführung Seite 11

Beispiel

Einführung Seite 12