電子順磁共振譜學技術是當代重要的物質科學研究手段

　　電子順磁共振譜學技術是當代重要的物質科學研究手段，常用來獲取分子的動力學、結構等信息。該技術一個主要的發展方向是從盡可能少的樣品中獲取盡可能精確的信息，這需要同時提升空間分辨率和譜線分辨率。近幾十年來，得益于新的探測技術的出現，空間分辨率不斷提升，甚至實現了納米尺度下單個自旋的順磁共振檢測。然而受制于不可控的外界噪聲的干擾，其譜線分辨率卻停留在兆赫茲（MHz）量級，這阻礙了進一步在單分子層面解析結構、局域環境等信息。要想突破當前的譜線分辨率限制，需尋求克服環境噪聲的新方法。

　　電子順磁共振波譜儀EPR的基本概念是物質的順磁性是由分子的永久磁矩產生的。根據保里原理：每個分子軌道上不能存在2個自旋態相同的電子，因而各個軌道上已成對的電子自旋運動產生的磁矩是相互抵消的，只有存在未成對電子的物質才具有永久磁矩，它在外磁場中呈現順磁性。

　　電子自旋產生自旋磁矩：μ=geβ，其中β是玻爾磁子；g是無量綱因子，稱為g因子；自由電子的g因子為g=2.0023，單個電子磁矩在磁場方向分量μ=(1/2)gβ。當電子自旋處于外磁場H的作用下時，有2個可能的能量狀態：即E=±1/2(gβH)，如圖1所示，能量差ΔE=gβH。這種現象稱為塞曼分裂(Zeemansplitting)。

　　如果在垂直于H的方向上施加頻率為hυ的電磁波，當滿足下面條件：hυ=gβH，處于兩能級間的電子發生受激躍遷，導致部分處于低能級中的電子吸收電磁波的能量躍遷到高能級中，于是就產生了順磁共振現象。

　　受激躍遷產生的吸收信號經電子順磁共振波譜儀處理可得到EPR吸收譜線，電子順磁共振波譜儀EPR記錄的吸收信號一般是一次微分線型，或稱一次微分譜線(即電子順磁共振波譜儀測試后得到數據曲線。