材料科学与物理学的EPR

聚合物降解

HALS成功阻止了聚合物光氧化。
由于暴露于光照而导致的聚合物降解会导致聚合物变色,并降低了机械性能(弹性,韧性等)。为了防止这种分解,将阻碍的胺光稳定剂(HAL)添加到聚合物中。通过监视这些光稳定器的EPR信号,可以评估它们的有效性。

光照射时的照片启动和根治性形成
在添加HALS之后,仅观察到HALS EPR频谱(右),在紫外线辐照过程中产生的EPR信号(左)被完全抑制

聚合物结构

使用氮氧化物自旋标记的聚电解质多层(PEM)膜的EPR研究。
聚电解质(包含离子基团的聚合物)的多层是通过相反电荷的聚电解质的交替吸附而形成的,即所谓的逐层技术。EPR研究了通常由固定性氮氧化物(4-氨基-tempo)旋转的弱聚阳离子和弱聚会的PEM膜。监测PEM膜的生长,并定量EPR分析提供有关每个双层的信息。

聚阳离子/温度标记的聚丙聚聚尼多层膜的信号强度与pH 4的缓冲溶液接触,以依赖双层NDL的数量。

油漆特性

涂料中的HALS EPR信号表示紫外线暴露后变质。
油漆膜恶化的主要原因是几个成分的降解,包括粘合剂和某些颜料。这是由于长时间暴露于紫外线(阳光),水分和冻融周期而形成的自由基引起的。自由基在物质中具有高反应性和形成或分解化学键。在曝光时油漆耐用性的情况下,自由基实际上会损坏膜。这个过程与皮肤的年龄非常相似。皮肤包含自由基,当暴露于多年的阳光下,会显示出衰老的迹象,包括皱纹,脱皮,阳光和整体干燥。

紫外线暴露后在油漆中检测到的HALS的EPR光谱(阻碍胺光稳定器)

太阳能电池

EPR检测到的无定形硅缺陷。
硅是单晶形式或多晶形式生产光伏行业太阳能电池的最常见材料。EPR可以完成顺磁性缺陷的特定表征,以深入了解降解诱导的顺磁中心如何影响太阳能电池活性层的效率。EPR对无定形硅光伏的研究表明,顺磁性缺陷的存在与这种材料中产生的电荷收集效率之间存在牢固的关系。

由于弱Si-Si键断裂,通过EPR检测到的无定形硅的光诱导缺陷

过渡金属

确定Wurtzite薄膜中MG协调
过渡组,稀土和肌动剂离子是3D,4D,5D,4F和5F组的成员,并且是EPR研究的主题。使EPR进行过渡元素有趣的研究主题的一个方面是它们的可变价。例如,Zn1XMGXO复合物是一种用于氧化物半导体的多功能功能材料,并且在整体和界面处的原子排列确定了氧化物的重要特性。EPR用于确定杂源性Wurtzite Zn1xmgxo中的MG配位:Mn薄膜。

数据提供的AndreasPöppl博士,莱比锡大学(J.Mater。Chem。C,2015,3,11918)

297 K的实验和模拟EPR光谱0.99毫克0.01O:MN(PO2= 0.016 mbar,cMn= 0.05%)薄膜样品G5189(顶部)和Biic(底部)。星号表示铁的信号3+和Cr3+蓝宝石底物中的杂质。