電子順磁共振波譜儀發(fā)展越快，應(yīng)用范圍越廣泛

　　電子順磁共振(EPR)波譜技術(shù)是現(xiàn)代高新技術(shù)材料的性能測試手段之一，是一項檢測具有未成對電子樣品的波譜方法。即使是在進(jìn)行的化學(xué)和物理反應(yīng)中，它也能獲得有意義的物質(zhì)結(jié)構(gòu)信息和動態(tài)信息，且不影響這些反應(yīng)。目前已在物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地質(zhì)探礦等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，EPR是彌補其他分析手段的理想技術(shù)。

　　由于電子自旋相干、自旋捕捉、自旋標(biāo)記、飽和轉(zhuǎn)移等電子順磁共振和順磁成像等實驗新技術(shù)和新方法的建立，EPR 技術(shù)很快在物理、化學(xué)、自由基生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、環(huán)境科學(xué)、考古學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域中獲得廣泛的應(yīng)用。

　　實現(xiàn)了固體樣品的電子自旋與核自旋退相干時間大幅度延長，以及從常規(guī)自由基到短壽命自由基的檢測； 從順磁性物質(zhì)( 自由基，順磁性金屬離子)到自旋標(biāo)記的非順磁性物質(zhì)的檢測； 從體外自由基到細(xì)胞、組織和體內(nèi)自由基的檢測; 開展病理和藥理過程的分子基礎(chǔ)研究； 建立抗氧化劑活性的 EPR 研究和篩選方法； 進(jìn)行自旋標(biāo)記物、靶向自旋捕捉技術(shù)和自旋捕捉劑的研究與制造； 在開展科學(xué)基礎(chǔ)研究的同時，還注意有很強應(yīng)用價值的考古年代和香煙自由基的 EPR 測定等等。

　　下面列舉了其中的幾個方面加以說明。

　　1 EPR 在量子操控和量子計算方面的應(yīng)用

　　量子計算具備經(jīng)典計算所的優(yōu)勢和前景。用 EPR 進(jìn)行量子操控和量子計算的方法是，將自旋電子材料作成芯片，通過對其施加微波脈沖，實現(xiàn)其原子外層單電子自旋態(tài)的操控并對電子自旋態(tài)進(jìn)行編碼，利用電子自旋態(tài)編碼進(jìn)行量子運算。由于自旋的固態(tài)量子計算相干時間長，邏輯門操作速度快，單量子比特讀出等優(yōu)點，成為研究的熱點。

　　2 自由基中間產(chǎn)物的直接檢測和分析

　　用 EPR 檢測自由基是一種快速的、直接有效的方法，實驗中將所得 EPR 波譜中相應(yīng)吸收峰的 g 因子計算出來，通過與標(biāo)準(zhǔn)值比較，估算是哪種自由基，再通過化學(xué)手段消除自由基以驗證上面的推斷。

　　目前有一些自由基在室溫下比較穩(wěn)定，可直接應(yīng)用 EPR 波譜儀獲取信號，譬如，檢測富勒烯 C80與金屬 Sc 反應(yīng)形成的負(fù)離子自由基 Sc3 C2 包括 C80 的 EPR 信號。結(jié)合低溫技術(shù)研究了光合作用反應(yīng)電子傳遞鏈中的自由基中間產(chǎn)物。很有特色的研究是發(fā)展 EPR 專用原位電化學(xué)自由基反應(yīng)池表征電極反應(yīng)的自由基。對含碳無機化合物輻照形成中間自由基產(chǎn)物的測量是 EPR 考古年代方法的實質(zhì)，它可以應(yīng)用于大型水電站和建筑群選址的參考。

　　3 瞬態(tài)自由基的 EPR 檢測方法及應(yīng)用

　　自由基捕捉技術(shù)與 EPR 相結(jié)合的方法具有檢測靈敏度高、特異選擇性強和分析結(jié)果可靠等優(yōu)點，被廣泛用于壽命短、穩(wěn)態(tài)濃度低的瞬態(tài)自由基的檢測，在許多涉及細(xì)胞甚至動物體系以及化學(xué)反應(yīng)機制的研究中都得以廣泛應(yīng)用。瞬態(tài)自由基的 EPR 檢測的實驗方法是: 首先設(shè)計并合成一種能夠捕獲自由基的探針分子，這種探針分子必須能夠快速捕獲反應(yīng)過程中產(chǎn)生的瞬態(tài)自由基，然后用 EPR 對捕獲反應(yīng)加合物的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析，通過逐一鑒定 EPR 譜線上各峰對應(yīng)組分結(jié)構(gòu)，推斷并鑒定。

　　研究人員還在細(xì)胞和分子水平探索性地研究自由基的調(diào)控，論證了胰島素誘導(dǎo)神經(jīng)細(xì)胞釋放一氧化氮信號的過程，活性氧自由基與基因表達(dá)的關(guān)系；開展針對光、電反應(yīng)等一系列化學(xué)過程中產(chǎn)生的活性自由基中間體的系統(tǒng)研究和環(huán)境科學(xué)中金屬配合物光化學(xué)耦合、光退變的自由基中間過程的研究。

　　針對高等植物光合作用過程產(chǎn)生的活性氧自由基的分子機制與氧化應(yīng)激損傷作用，為發(fā)展并完善該技術(shù)方法而設(shè)計并制備了一系列具有高自由基捕獲效率，有一定生物靶向性功能的新型自由基捕獲探針。自由基捕捉技術(shù)也用于香煙燃燒過程中產(chǎn)生的自由基的檢測，以便于分析吸煙和疾病的關(guān)系。

　　除此之外，還有順磁離子配合物的 EPR 譜研究和 EPR 的醫(yī)、藥學(xué)應(yīng)用研究。