X-Band Puls-EPR-Spektrometer |

Spin-Entspannung

Spinrelaxationseigenschaften spiegeln die Prozesse der Energieübertragung und -dissipation wider, nachdem der Spin Energie absorbiert und in angeregte Zustände übergeht. Durch die Messung der Spinrelaxationszeiten lassen sich umfassende dynamische und strukturelle Informationen gewinnen – ein entscheidender Schritt zur Aufklärung der chemischen Struktur von Materialien und ein zentraler Aspekt der Quanteninformatikforschung. Gepulste EPR misst typischerweise die transversale Relaxationszeit (T ₂ , Spin-Spin-Relaxation) und die longitudinale Relaxationszeit (T ₁ , Spin-Gitter-Relaxation). In komplexen Systemen können Unterschiede in den Relaxationszeiten zwischen verschiedenen paramagnetischen Zentren ausgenutzt werden, indem geeignete Pulssequenzen entwickelt werden, um selektiv Signale zu erfassen und Interferenzen zu eliminieren.

Elektronen-Spin-Echo-Hüllkurvenmodulation (ESEEM)

ESEEM ist eine Technik zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Elektronen und Kernen, die vor allem schwach gekoppelte Hyperfeinwechselwirkungen und Kernquadrupolwechselwirkungen erfasst. Durch Anwendung einer Fourier-Transformation auf das erfasste Zeitbereichsspektrum wird ein Frequenzbereichsspektrum erhalten. Die erfassten Frequenzen helfen dabei, die Kerntypen, die das Elektron umgeben, sowie die Anzahl der wechselwirkenden Kerne zu identifizieren.

Hyperfein-Sublevel-Korrelation (HYSCORE)

HYSCORE ist im Wesentlichen ein zweidimensionales ESEEM-Experiment, bei dem Korrelationen von einer Elektronenspin-Mannigfaltigkeit auf eine andere übertragen werden, wodurch überlappende Absorptionsspitzen aufgelöst werden können. HYSCORE-Experimente erfassen nicht nur die Larmorfrequenzen von Kernen zur Identifizierung ihrer Typen, sondern liefern auch Informationen zur Hyperfeinkopplung. Dies ermöglicht die Differenzierung von Hyperfeinwechselwirkungen und die selektive Kernerkennung.

Gepulstes Elektronen-Kern-Doppelresonanz-System (ENDOR)

Gepulstes ENDOR ist eine Doppelresonanztechnik, die die hohe Auflösung und Kernselektivität der Kernspinresonanz mit der hohen Empfindlichkeit der Elektronenspinresonanz kombiniert. Mittels Radiofrequenzpulsen (RF) werden NMR-Übergänge angeregt, die das Elektronenspin-Echo modulieren. Durch Variation der RF-Frequenz und Überwachung der Echointensität kann das Experiment selektiv sowohl schwache als auch starke Elektron-Kern-Kopplungen erfassen und liefert so lokale Umgebungsinformationen im Umkreis weniger Ångström um den Elektronenspin. Ein optionales ENDOR-System umfasst Komponenten wie einen ENDOR-Resonator, eine RF-Quelle und einen RF-Verstärker.

Doppeltes Elektron-Elektron-Resonanzsystem (ELDOR/DEER)

DEER untersucht Elektron-Elektron-Wechselwirkungen und dient zur Bestimmung des Abstands zwischen zwei paramagnetischen Zentren. In Kombination mit der zielgerichteten Spinmarkierung (SDSL) misst DEER Abstände zwischen Spinmarkierungsstellen auf Zielmolekülen und ermöglicht so die Analyse biomolekularer Strukturen und Wechselwirkungen. Diese Technik wird häufig in der Strukturbiologie und Polymerwissenschaft zur Abstandsmessung eingesetzt, beispielsweise bei Protein-Protein-, Protein-DNA-Wechselwirkungen, Substratbindungen und Metallkoordinationsstellen. Das optionale DEER-System nutzt zwei Mikrowellenquellen, um die verschiedenen Elektronenspins unabhängig voneinander zu steuern.

Arbiträrer Wellenformgenerator

Ein Arbiträrwellenformgenerator ermöglicht die Ausgabe von Mikrowellenimpulsen beliebiger Form. Er ermöglicht flexible Änderungen von Impulsamplitude, Phase, Frequenz und Hüllkurve und ermöglicht so individuelle und komplexe Impulsexperimente.

Zeitaufgelöstes/transientes EPR-System (TR-EPR)

TR-EPR kombiniert zeitaufgelöste Techniken mit paramagnetischer Resonanzspektroskopie und erreicht so Zeitauflösungen bis in den Nanosekundenbereich. Das System umfasst im Wesentlichen einen digitalen Hauptcontroller, einen hochenergetischen Pulslaser zur stabilen optischen Anregung, ein Laserenergiemessgerät zur Überwachung der Pulslaserleistung und einen dielektrischen Resonator zur Detektion von EPR-Signalen. TR-EPR dient der Untersuchung transienter Spezies wie Radikale oder angeregter Triplettzustände in schnellen Reaktionsprozessen und detektiert Spezies mit Lebensdauern im Mikrosekunden- bis Nanosekundenbereich. Dies ist entscheidend für die Untersuchung der Reaktionskinetik radikaler Spezies und schließt die Lücke bei der Detektion kurzlebiger Spezies mit herkömmlichen Geräten.

Variables Temperatursystem (VT-System) mit Kryostat

Die Temperatur beeinflusst direkt den Spinzustand und die Dynamik von Elektronen, weshalb die Temperaturkontrolle für EPR-Studien unerlässlich ist. Von extrem niedrigen bis zu hohen Temperaturen zeigen unterschiedliche Temperaturbereiche verschiedene physikalische, chemische und biologische Phänomene. Das Variable Temperature System umfasst ein kryogenes und ein Hochtemperatursystem und bietet Forschern Einblicke in Materialeigenschaften und Reaktionsmechanismen.

Künstliche Intelligenz (KI) + EPR-System

AI EPR-Spektralanalyse, anwendbar auf 90 % der Proben

Automatische Verknüpfung von Literaturdatenbanken

EPR-Spektrometer modernisieren

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