電子常磁性共鳴とキャリブレーション済みのガスの流れによってカーボン表面のラジカル自然を探る
Summary
炭素基質に存在する安定したラジカルは、ハイゼンベルグスピン交換を通じて常磁性酸素と相互作用します。この相互作用は有意に炭素系の上に反磁性ガスを流すことにより、STP条件下で還元することができる。この原稿は、これらの基の性質を特徴づけるための簡単な方法を説明している。
Abstract
炭素ラジカルの構造と安定性に酸化の影響に関する最初の電子常磁性共鳴（EPR）の研究では、1980年代初めにさかのぼるが、これらの初期の論文の焦点は、主に、非常に過酷な条件（pHや温度の下での構造に変更を特徴付け）1-3。また、常磁性分子状酸素は非常にEPR信号4-6を広げ、安定ラジカルとハイゼンベルグスピン交換相互作用を起こすことが知られている。最近では、既存の安定なラジカルの構造の特定の部分と分子状酸素のこの相互作用は可逆的に、STP 7の炭素のサンプルを通して反磁性ガスを流すことによって簡単に影響を受ける可能性が興味深い結果を報告した。彼は、CO 2およびN 2の流れは、同様の効果を有し、これらの相互作用は、マクロシステムの表面領域に生じる。
この原稿は、実験的なTをハイライトechniques、ワークアップ、および炭素構造内の既存の安定なラジカルの自然に影響を与えることに向けた解析。それは一般社会におけるこれらの相互作用の更なる発展と理解に向けて支援することが期待されている。
Introduction
C / H / O原子の量（重量％）の比率を変化させるの基質に存在する異なるタイプおよび電子常磁性共鳴（EPR）によって検出可能である安定したラジカルの濃度が8。これらの基は、巨大分子の構造に依存し、それらの芳香族性の高い性質によって影響される。石炭ラジカルのEPRスペクトルは、単一の広い共鳴によって特徴付けられる。このような場合には、唯一のg値、線幅やスピン濃度を得ることができる。 EPRスペクトルのg値が基は炭素中心または酸素中心であるかどうかを決定するために使用することができる。電子ゼーマン相互作用のための基本式
hはプランク定数、vは実験に適用される一定のMW周波数であるg値を定義し、B 0は 、共鳴磁場であり、βeはボーア磁子である。自由電子のg値は2.00232です。 V2.00232からg値でのariationsは不対電子とその化学的環境の軌道角運動量を伴う磁気的相互作用に関係している。有機ラジカルは、通常、有機マトリックス3、8月10日でのフリーラジカルの位置に依存する自由電子Gに近いG値を持っている。炭素中心ラジカルは、自由電子のg値2.0023に近いG値を持っている。酸素中心ラジカルが> 2.004であるのg値を有しながら、隣接する酸素原子と共に炭素中心ラジカルは、2.003から2.004の範囲のより高いのg値を有する。 2.0034から2.0039のg値は、純粋に炭素中心ラジカル11-15のそれより増加gの値をもたらす近くの酸素ヘテロ原子の炭素中心ラジカルに特徴的である。線幅は、スピン – 格子緩和過程によって支配される。このため、隣接する基間または減少ラジカルと常磁性酸素の結果の間の相互作用スピン格子緩和時間で、従って、線幅の増加4-6。
EPR検出による停止フロー実験は、時間掃引取得（運動ディスプレイ）によって2つの相の相互作用の間に、別個のフィールド値におけるEPR信号の振幅の経時変化の観察を可能にする。このような測定の結果は、形成、崩壊又は常磁性種の変換のための速度定数である。手順は、異なる波長での光吸収の時間依存性が観察された光学検出を備えたストップトフロー動作の十分に確立された場合に類似している。 （O 2 – ）EPR-停止によって直接的に研究することができない、例えばヒドロキシル（×OH）またはスーパーオキシドのような、短緩和時間T 1を液体状態で検出されたEPRされていない基として、典型的にはストップトフロー実験は、液体状態で行われるフロー法。それはpossiblしかし、ある彼らはEPR-アクティブであり、その反応速度が停止フローEPR 16〜18によっても監視することができますように、窒素酸化物型ラジカル（スピントラップ）を得ニトロンでこれらの基のスピン付加物を研究するE。
EPR検出を、高速気体流技術を使用して、化学反応の速度の測定方法は、以前19-22確立されている。本質的に、この方法は、距離の関数としての反応物の濃度が、EPRによって、測定に依存する（したがって、一定の速度、時）の反応物質が流れの中で反応性ガスと接触していた、その上チューブ。測定された減衰は、擬一注文であるように、反応性ガスの濃度がほぼ一定であることにより、条件が通常用いられる。
現在の研究では、単純なガスフロー設定を実現し、ガスの一定の流れは、固体炭素基材の表面に導入した。
ntentは ">現在の仕事に詳細な方法で我々は、既存の安定なラジカルの構造の特定の部分と分子状酸素のこの相互作用は可逆的にSTPで炭素のサンプルを通して反磁性ガスを流すことによって簡単に影響を受ける可能性が興味深い結果を達成することに成功しました。このメソッドの結果として相互作用常磁性ガスの除去は、自由電子のそれに近いg値を持つ、新しいラジカル表面が明らかになりました。Protocol
Representative Results
Discussion
炭素材料の表面酸化は有意な産業および学術的興味がある。炭素基質酸化の効果は、EPRなどの分析技術の広い範囲で特徴付けられている。このような酸化を受ける傾向があり、石炭（エネルギー資源として、したがって、その主な利用）等の炭素基板と分子状酸素との相互作用を調査する際に、サンプル調製および保存は非常に重要です。
我々のサンプルは、エネルギ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SRは、イスラエル科学財団の支援を認め、無許可する。 12分の280。
Materials
| EPR spectrometer | Bruker | Elexsys E500 | |
| EPR quartz tube | Wilmad-Lab Glass | ||
| vacuum oven | Heraeus | VT6060 | |
| Balance | Denver Instrument | 100A | |
| High Vacuum Silicone Grease | VWR international | 59344-055 | |
| Teflon putty | |||
| Laboratory (Rubber) Stoppers | Sigma-Aldrich | Z114111 | |
| Aluminum Crimp seals | Sigma-Aldrich | Z114146 | |
| Hand Crimper | Sigma-Aldrich | Z114243 | |
| Borosilicate vials | Sigma-Aldrich | Z11938 | |
| Rubber tubing | |||
| Aluminum hose clamps | |||
| Screwdriver | |||
| Custom made vacuum system | |||
| glass storage cylinders | |||
| BD Regular Bevel Needles | BD | 305122 | |
| Helium | oxar LTD | ||
| Argon | oxar LTD | ||
| CO2 99.99% | Maxima | ||
| N2 99.999% | oxar LTD | ||
| O2 | Maxima | ||
| Air | Maxima |
References
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