有限会社ミネルバライトラボ

■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。

原子での電子の運動状態−軌道とスピン

地球は一方向にしか回転しないが、
原子の自転(スピン)運動は２通りある。
即ち、右回りないし、左回りである。

これらの運動により電子は、NとSの方向が異なる２種類の磁石となる。

磁場中でのスピンのLarmor歳差運動−XY面内のマイクロ波を吸収する

外部磁場中では、これらの２つの
スピン状態はエネルギーが異なり、
電磁波を吸収させることができる。
これが、ESRの原理あるいは、
ESRスペクトルである。

ESRスペクトルの例

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る。
したがって、機能性素材や、バイオ関連の研究で有益な知見が得られる。

■電子スピン共鳴(ESR)法で用いられるマイクロ波

汎用的なスペクトロメータでは
「Ｘバンド（8.2〜12.4GHz）のマイクロ波」 を使用する。
波長は約2cmであり、ｇ値が2であるスピン種では約320mTの磁場でマイクロ波の吸収が起こる。
これより長い波長のマイクロ波『　Lバンド（1〜2.6GHz）・Sバンド（2.6〜4GHz）』や、
短い波長のマイクロ波『Qバンド（33〜50GHz）・Wバンド（75〜100GHz）』なども用いられる。