Equipements

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Spectromètre Bruker EMX bande X (9.8 GHz) onde continue.
La Résonance Paramagnétique Electronique (RPE) est une technique spectroscopique qui repose sur l’interaction d’un champ magnétique externe (B0) et d’un moment magnétique permanent µ électronique d’origine électronique (i.e. petit aimant dû à la présence des électrons). Sous cet aspect, cette technique peut être comparée à la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) qui repose sur l’interaction d’un champ externe avec un moment magnétique µ nucléaire d’origine nucléaire.

Certaines espèces chimiques ont leur nuage électronique constitué uniquement d’électrons appariés et ne présentent donc pas de moment magnétique. D’autres présentent des niveaux électroniques occupés par des électrons non appariés : elles se comportent comme des petits aimants auxquels on associe un moment magnétique lorsqu’elles sont soumises à un champ magnétique externe.

Dans les matières organiques ou naturelles (produits issus de la pétrochimie, protéines naturelles, matières naturelles), il existe des espèces paramagnétiques telles que les radicaux libres (i.e. un ion ou une molécule électriquement neutre initialement et à laquelle, quelle qu’en soit l’origine, un ou plusieurs électrons sont absent pour assurer l’équilibre électrique de la molécule – en chimie, la règle de l’octet n’est plus vérifiée).

Certains ions de transition (par exemple les ions de transition comme le Cu2+, Ni3+, le Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mo5+, etc…), sont caractérisés par la présence d’un ou plusieurs électrons non appariés et peuvent donner de spectres de RPE. D’autre part, les spectres générés par une même espèce chimique peuvent être différent en fonction de leur environnement (i .e. la structure géométrique dans laquelle ils sont placés).

La RPE permet donc d’obtenir des spectres :

  • de sels et complexes de métaux de transition (application aux complexes dans les protéines).
  • des radicaux libres organiques ou macro radicaux (polymères : ROO.-, RO.-).
  • de structures inorganiques présentant des défauts (électrons – trous, polarons).
  • de l’oxygène O2 (état fondamental triplet), de NO, des conducteurs métalliques (électrons de conduction).
  • des ions radicaux comme O2.-, CO2.- …

Des méthodes associées de piégeage de spin, pour la visualisation et l’identification sont parfois nécessaire en raison par exemple de l’instabilité dans le temps des espèces que l’on veut analyser (voir partie application).

En l’absence d’espèce paramagnétique dans certains matériaux, on utilise des méthodes de marquage de spin (spin labelling) comme sondes radicalaires dans les phénomènes de mobilité (élargissement de raies ).

La RPE est une technique extrêmement sensible, car un petit nombre de centres paramagnétiques de l’ordre de 1012 spin .cm-3 soit 1,66.10-12 mol.cm-3 = 6,54 10-10 g.cm-3 par exemple pour une solution de 2,2-dihényl-1-picrylhydrazyl)

Masse moléculaire : 394,32 g.mol-1.

1 mg de DPPH contient 1,47 10-6 mol X 6,0221 1023 = 8,851017 SPINS.

Les équipements disponibles

Cavité de résonance double 4105DR permettant d’analyser dans les mêmes conditions (avec le même facteur de qualité Q) un échantillon et une référence et de déterminer précisément les facteurs g. La cavité d’analyse frontale possède une grille optique permettant une transmission de 50%. Cette cavité est adaptée pour réaliser des analyses quantitatives.

Système de contrôle de température permettant de réaliser des analyses de 110 K (solutions gelées) à 450 K (régulateur BVT 1000

Mesures réalisables sur des poudres ou des liquides (pour les mesures en milieu aqueux, une cellule quartz spécifique est disponible). Inertage des échantillons par balayage de gaz (azote,

Suite logicielle d’acquisition (WinAquisit) et de traitement des données (WinEPR) et de simulation (WinSimfonia 6).