Untersuchung von EPR-Signalen in Korallen – EPR (ESR)-Anwendungen

Der Name Koralle kommt vom altpersischen sanga (Stein), dem gebräuchlichen Namen für die Korallenwurmgemeinschaft und ihr Skelett. Korallenpolypen sind Korallen des Stammes Acanthozoa mit zylindrischen Körpern, die aufgrund ihrer Porosität und ihres verzweigten Wachstums auch lebende Felsen genannt werden und von vielen Mikroorganismen und Fischen bewohnt werden können. Wird hauptsächlich im tropischen Ozean wie dem Südchinesischen Meer produziert. Die chemische Zusammensetzung der weißen Koralle besteht hauptsächlich aus CaCO ₃  und enthält organische Stoffe vom Carbonattyp. Goldene, blaue und schwarze Korallen bestehen aus Keratin, dem sogenannten Keratin-Typ. Rote Korallen (einschließlich rosa, fleischrot, rosarot, hellrot bis tiefrot) beherbergen sowohl CaCO ₃  als auch mehr Keratin. Koralle nach den Merkmalen der Skelettstruktur. Kann in vier Kategorien von Plattenbettkorallen, Vierschusskorallen, Sechsschusskorallen und Achtschusskorallen unterteilt werden, moderne Korallen sind hauptsächlich die beiden letztgenannten Kategorien. Korallen sind ein wichtiger Träger zur Erfassung der Meeresumwelt, da sie für die Bestimmung der Paläoklimatologie, der Änderung des Meeresspiegels in der Antike und der tektonischen Bewegung sowie für andere Studien von großer Bedeutung sind.

Die paramagnetische Elektronenresonanz (EPR oder ESR) ist ein wichtiges Instrument zur Untersuchung ungepaarter Elektronenmaterie, bei der die Energieniveausprünge ungepaarter Elektronen bei bestimmten Resonanzfrequenzen in einem variablen Magnetfeld gemessen werden. Derzeit sind die Hauptanwendungen der EPR in der Korallenanalyse die Analyse und Datierung der Meeresumwelt.  Beispielsweise hängt das EPR-Signal von Mn ²⁺  in Korallen mit dem Paläoklima zusammen. Das EPR-Signal von Mn ²⁺  ist während der Warmzeit groß und nimmt bei starker Abkühlung stark ab. Als typisches marines Karbonatgestein werden Korallen durch natürliche Strahlung beeinflusst und erzeugen Gitterdefekte, die EPR-Signale erzeugen. Daher können sie auch zur Datierung und absoluten Chronologie mariner Karbonatgesteine ​​verwendet werden. Die EPR-Spektren von Korallen enthalten eine Fülle von Informationen über die Konzentration ungepaarter Elektronen, die durch Gitter- und Verunreinigungsdefekte in der Probe eingefangen werden, die Mineral- und Verunreinigungszusammensetzung der Probe und damit Informationen über das Entstehungsalter und die Kristallisationsbedingungen der Probe gleichzeitig erhalten werden.

Als nächstes wird das EPR-Signal in der Koralle mit einem CIQTEK X-Band EPR (ESR)-Spektroskopiegerät EPR100 analysiert, um Informationen über die Zusammensetzung und Defektstellen in der Koralle zu liefern.

CIQTEK X-Band EPR100

Experimentelle Probe

Die Probe wurde aus weißen Korallen im Südchinesischen Meer entnommen, mit 0,1 mol/L verdünnter Salzsäure behandelt, mit einem Mörser zerkleinert, gesiebt, bei 60 °C getrocknet, wog etwa 70 mg und wurde auf dem CIQTEK EPR100 getestet.

Weiße Korallenprobe

Elektronenparamagnetische Resonanzspektroskopie

Der CIQTEK EPR100 wurde verwendet, um das EPR-Signal in weißen Korallen zu testen. Um eine genaue Messung des EPR-Signals zu erreichen, waren die spezifischen Versuchsbedingungen wie folgt.

Experimentelle Bedingungen

Experimentelle Ergebnisse und Analyse

Die Struktur von Korallen variiert je nach Art und in den EPR-Spektren von Korallen sind normalerweise Spektrallinienüberlagerungen vorhanden. Die experimentell gemessenen Signale in Korallenknochenproben können durch den Vergleich von Informationen aus der Literatur von freien CO ₂  -Ionenradikalen abgeleitet werden. Mn ²⁺  in Korallen wird normalerweise mit der Rekristallisation von Korallen und der Ablagerung von sekundärem Calcit in Verbindung gebracht, während Spurenmengen von Mn ²⁺  auch die Produktion paramagnetischer Zentren beeinflussen, weshalb Mn ²⁺  üblicherweise zur Erkennung der Rekristallisation von Proben verwendet wird. Das sechsfache Peaksignal von Mn ²⁺  wurde im Experiment nicht beobachtet.

EPR-Spektren von weißen Korallen, erfasst mit CIQTEK EPR100

Schlussfolgerungen

Korallen-EPR-Tests (ESR) werden derzeit hauptsächlich für die Analyse und Datierung des Meeresumweltklimas verwendet. Mn ²⁺  in Karbonatkristallen wie Korallen ist paramagnetisch und seine sechs hyperfeinen strukturellen Spektrallinien sind leicht zu identifizieren. EPR-Tests beziehen sich hauptsächlich auf Mn ²⁺  auf Karbonatgittern, und einige Studien haben gezeigt, dass der Mn ²⁺  -Gehalt mit Veränderungen des Paläoklimas zusammenhängt. Da Karbonatgitter- und Verunreinigungsdefekte in Korallen außerdem ungepaarte Elektronen einfangen und diese ungepaarten Elektronenkonzentrationen mit natürlichen und jährlichen Strahlungsdosisraten korreliert werden können, werden sie außerdem häufig für EPR-Datierungen im Millionen-Jahres-Bereich verwendet.

Der CIQTEK EPR100 zeichnet sich durch hohe Empfindlichkeit, hohe Gleichmäßigkeit des Magnetfelds und hohe Stabilität aus und kann mit einer Vielzahl leistungsstarker EPR-Sonden sowie Licht-, Niedertemperatur- und Eckgeräten ausgestattet werden, um den Kundenanforderungen für eine Vielzahl allgemeiner kontinuierlicher Anwendungen gerecht zu werden -Wellen- und gepulste EPR-Messungen, und die EPR-Pro-Software bietet einen schnellen experimentellen Ablauf und Funktionen zur wissenschaftlichen Datenanalyse, um Benutzern die schnelle Etablierung experimenteller EPR-Methoden zu erleichtern.

Verweise:

1. Strzelczak, Grazyna et al. „Multifrequenz-EPR-Untersuchung von Carbonat- und Sulfat-Radikalen, die durch Strahlung in Muscheln und Korallit entstehen.“ Radiation Research 155.4(2001):619-624.

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4. Li Jianping, Diao Shaobo, Liu Chunru, He Xingliang. „Anwendung der ESR-Datierung bei der Karbonatdatierung im Meer.“ Frontiers in Marine Geology 31.010(2015):65-70.