マイクロ波応用計測MICRO

電子スピンをプローグにミクロ分子環境をさぐる

マイクロ波応用計測のために電子スピン共鳴(ESR)法の新しい測定法やデバイスの開発をめざす。
素材(機能性素材やバイオ素材)の研究に電子スピン共鳴法がいかに有効で有用性があるかを、企業、大学、国公立の研究間の交流を盛んにし、互いの利点を活用できるようなネットワークを構築したいと考えています。

マイクロ波計測・電子スピン共鳴(ESR)法

ESRとは、電子スピンを検出する磁気共鳴法である。
電子は物質の構造・性質・反応の鍵となるので物質科学は電子科学であるともいえる。
電子は電荷とスピンを有する粒子であり、前者が電気的性質を、後者が磁気的性質を生み出している。
スピンとは電子の自転運動に相当する。
原子を太陽系になぞらえると、核にあたるのが太陽であり、電子に当たるのが地球である。

ESR分析・受託研究ESR

電子スピン共鳴とは

Electron Spin Resonance(ESR)またはElectron Paramagnetic Resonance(EPR) のことを指します。(ここでは以降ESRと表示します)
磁場の中にセットした測定試料中の不対電子は、特定のマイクロ波を吸収して高いエネルギー準位へと遷移します。この現象を用いているのがESRです。

原子での電子の状態(運動)

原子での電子の状態(運動)

電子スピンの磁気モーメント(磁石)

電子スピンの磁気モーメント(磁石)

検出法:振動数を固定して磁場を掃引

検出法:振動数を固定して磁場を掃引

共鳴条件式

共鳴条件式

ESRスペクトルを特徴づけるパラメーターとそれから分かること

  • *吸収強度・面積:
  • スピン種・活性種の存在量
  • *吸収位置・g値:
  • どのような化学種か
  • *スペクトルパターン:
  • 電子はどの核と相互作用しているか
  •     
  • 電子はどの原子骨格を動いているか
  •     
  • 分子はどのような動きをしているか
  •     
  • 分子間での電子の動きはどうか
  •  ・・・・etc.

ESRスペクトルの例

ESRスペクトルの例

当社の得意とするESR評価の対象例

ESRによる素材の評価をいたします。

-ESR評価の対象素材-

・電気・磁性材料
【磁性材料】 
強磁性体、反強磁性体、常磁性体
磁気メモリー、磁性薄膜
 
【電気材料】 
導体、超伝導体、金属薄膜  
半導体、アモルファスシリコン、グラファイト  
活性炭、ポリシリコン、絶縁体  
メゾフェーズおよび多環芳香族化合物
・無機材料  
ガラス、グラスファイバー 
(格子欠陥、劣化プロセス)
触媒、ゼオライト
表面セラミックス 
酸化物高温超電導体
原子炉燃料
・格子欠陥 
【カラーセンター】  
イオン結晶 
【格子欠陥、不純物】 
 格子欠陥、捕捉原子分子イオン、混入不純物
・高分子材料 
高分子一般 光、X線、γ線照射劣化プロセス 
伝導性高分子 
磁性高分子 
サーモクロミック分子
イオン高分子、アイオノマー  
ガスバリヤーフィルム
以上のようにESRスペクトルは、物質の構造・性質・反応に関する情報を含んでいます。したがって、機能性素材関連の研究で有益な知見が多く得られ ます。

弊社は電気・磁性材料関係、無機材料および高分子関係のESRを用いた測定評価において多くの実績を有しています。ご遠慮なく電話やメールでお問い合わせ願います。

技術内容

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