Epr это что: Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)

Содержание

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР)

 

Электронный парамагнитный резонанс

Явление электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) заключается в резонансном поглощении электромагнитного излучения в диапазоне радиочастот веществами, помещенными в постоянное магнитное поле, и обусловленное квантовыми переходами между энергетическими подуровнями, связанными с наличием магнитного момента у электронных систем. Также ЭПР называют электронный спиновый резонанс (ЭСР), магнитный спиновый резонанс (МСР) и, среди специалистов, работающих с магнитно-упорядоченными системами, ферромагнитный резонанс (ФМР).

Явление ЭПР можно наблюдать на:

  • атомах и молекулах, которые на своих орбиталях имеют нечетное количество электронов – H, N, NO2 и др.;
  • химических элементах в различных зарядовых состояниях, у которых не все электроны на внешних орбиталях участвуют в образовании химической связи – прежде всего, это d- и f-элементы;
  • свободных радикалах – метильный радикал, нитроксильные радикалы и др. ;
  • электронных и дырочных дефектах, стабилизирующихся в матрице веществ, – O-, O2-, CO2-, CO23-, CO3-, CO33- и многих других;
  • молекулах с четным числом электронов, парамагнетизм которых обусловлен квантовыми явлениями распределения электронов по молекулярным орбиталям – О2;
  • наночастицах-суперпарамагнетиках, образующихся при растворении или в сплавах, обладающих коллективным магнитным моментом, которые ведут себя подобно электронному газу.

Структура и свойства спектров ЭПР

Поведение магнитных моментов в магнитном поле зависит от различных взаимодействий неспаренных электронов, как между собой, так и с ближайшим окружением. Важнейшими из них считаются спин-спиновые и спин-орбитальные взаимодействия, взаимодействия между неспаренными электронами и ядрами, на которых они локализуются (сверхтонкие взаимодействия), взаимодействия с электростатическим потенциалом, создаваемым ионами ближайшего окружения в месте локализации неспаренных электронов и другие.

Большинство перечисленных взаимодействий приводит к закономерному расщеплению линий. В общем случае спектр ЭПР парамагнитного центра является многокомпонентным. Представление об иерархии основных расщеплений можно получить из следующей схемы (определения используемых обозначений даны ниже):

Основными характеристиками ЭПР-спектра парамагнитного центра (ПЦ) являются:

      • количество линий в спектре ЭПР конкретного ПЦ и их относительные интенсивности.

           • Тонкая структура (ТС). Число линий ТС определяется величиной спина S ПЦ и локальной симметрией электростатического поля ближайшего окружения, а относительные интегральные интенсивности определяются квантовым числом mS (величина проекции спина на направление магнитного поля). В кристаллах расстояние между линиями ТС зависит от величины потенциала кристаллического поля и его симметрии.

           • Сверхтонкая структура (СТС). Линии СТС от конкретного изотопа имеют приблизительно одинаковую интегральную интенсивность и практически эквидистантны.

Если ядро ПЦ имеет несколько изотопов, то каждый изотоп дает свой набор линий СТС. Их количество определяется спином I ядра изотопа, около которого локализован неспаренный электрон. Относительные интенсивности линий СТС от различных изотопов ПЦ пропорциональны естественной распространенности этих изотопов в образце, а расстояние между линиями СТС зависит от величины магнитного момента ядра конкретного изотопа, константы сверхтонкого взаимодействия и степени делокализации неспаренных электронов на этом ядре.

           • Суперсверхтонкая структура (ССТС). Число линий ССТС зависит от числа nл эквивалентных лигандов, с которыми взаимодействует неспаренная спиновая плотность и величины ядерного спина Iл их изотопов. Характерным признаком таких линий также является распределение их интегральных интенсивностей, которое в случае Iл=1/2 подчиняется закону биномиального распределения с показателем степени nл. Расстояние между линиями ССТС зависит от величины магнитного момента ядер, константы сверхтонкого взаимодействия и степени локализации неспаренных электронов на этих ядрах.

      • спектроскопические характеристики линии.
Особенностью спектров ЭПР является форма их записи. По многим причинам спектр ЭПР записывается не в виде линий поглощения, а как производная от этих линий. Поэтому, в ЭПР-спектроскопии принята несколько иная, отличная от общепринятой, терминология для обозначения параметров линий.

Линия ЭПР поглощения и ее первая производная: 1 – гауссова форма; 2 – лоренцева форма.

• Истинная линия – δ-функция, но с учетом релаксационных процессов имеет форму Лоренца.

• Линия – отражает вероятность процесса резонансного поглощения электромагнитного излучения ПЦ и определяется процессами, в которых участвуют спины.

• Форма линии – отражает закон распределения вероятности резонансных переходов. Поскольку, в первом приближении, отклонения от резонансных условий носят случайный характер, форма линий в магниторазбавленных матрицах имеет гауссову форму. Наличие дополнительно обменных спин-спиновых взаимодействий приводит к лоренцевой форме линии.

В общем случае форма линии описывается смешанным законом.

• Ширина линии – ΔВmax – cоответствует расстоянию по полю между экстремумами на кривой линии.

• Амплитуда линии – Imax – соответствует по шкале амплитуды сигнала расстоянию между экстремумами на кривой линии.

• Интенсивность – I– значение вероятности в точке МАХ на кривой поглощения, вычисляется при интегрировании по контуру линии записи;

• Интегральная интенсивность – площадь под кривой поглощения, пропорциональна количеству парамагнитных центров в образце и вычисляется путем двойного интегрирования линии записи, сначала по контуру, затем по полю.

• Положение линии – В– соответствует пересечению контура производной dI/dB с нулевой линией (линией тренда).

      • положение линий ЭПР в спектре.
Согласно выражению ħν = gβB, определяющему условия резонансного поглощения для ПЦ со спином S = 1/2, положение линии электронного парамагнитного резонанса можно охарактеризовать значением g-фактора (аналог фактора спектроскопического расщепления Ланде).

Величина g-фактора определяется как отношение частоты ν, на которой проводилось измерение спектра к величине магнитной индукции В0, при которой наблюдался максимум эффекта. Следует отметить, что для парамагнитных центров g-фактор характеризует ПЦ как целое, т. е. не отдельную линию в спектре ЭПР, а всю совокупность линий, обусловленных исследуемым ПЦ.

В ЭПР экспериментах фиксируется энергия электромагнитного кванта, то есть частота ν, а магнитное поле В может изменяться в широких пределах. Выделяются некоторые, довольно узкие, диапазоны СВЧ-частот, в которых работают спектрометры. Каждый диапазон имеет свое обозначение:

Диапазон
(BAND)
Частота
ν, МГц (ГГц)
Длина волны
λ, мм
Магнитная индукция В0, при которой наблюдается сигнал ЭПР свободного электрона с g = 2.0023, Гс (Т)

L

1000 (1)

300

300 (0.

03)

S

3000 (3)

100

1100 (0.11)

X

9500 (9.5)

32

3300 (0.33)

K

24000 (24)

12.5

8600 (0.86)

Q

35000 (35)

8.5

12500 (1.25)

W

95000 (95)

3.2

34000 (3.40)

-

190000 (190)

1.6

68000 (6.

80)

Наибольшее распространение получили спектрометры X- и Q-диапазонов. Магнитное поле в таких ЭПР спектрометрах создается резистивными электромагнитами. В спектрометрах с большей энергией кванта магнитное поле создается уже на основе сверхпроводящих магнитов. В настоящее время в РЦ МРМИ ЭПР-оборудование представляет собой многофункциональный спектрометр Х-диапазона с резистивным магнитом, позволяющим проводить эксперименты в магнитных полях с индукцией от -11000 Г до 11000 Г.

1. CW

Базовым является CW-режим или режим медленного дифференциального прохождения через резонансные условия. В этом режиме реализуются все классические спектроскопические методики. Он предназначен для получения информации о физической природе парамагнитного центра, месте его локализации в матрице вещества и его ближайшем атомно-молекулярном окружении. Исследования ПЦ в CW-режиме позволяют получить, в первую очередь, исчерпывающую информацию о возможных энергетических состояниях изучаемого объекта.

Информацию о динамических характеристиках спиновых систем можно получить, наблюдая ЭПР, например, при различных температурах образца или при воздействии на него фотонами. Для ПЦ, находящихся в триплетном состоянии, дополнительное фотооблучение пробы является обязательным.

Пример

На рисунке представлен спектр эмали зуба бизона (лат. Bison antiquus) из коллекции, отобранной в  2005 г. Сибирской археологической экспедицией ИИМК РАН, проводившей спасательные раскопки на памятнике эпохи верхнего палеолита Берёзовский разрез 2, расположенного на территории угольного разреза "Берёзовский 1".

Зубная эмаль состоит почти из чистого гидроксиапатита Ca(1)4Ca(2)6(PO4)6(OH)2. В структуре гидроксиапатита также содержится 3-4% карбонатов.

Облучение измельченной зубной эмали гамма-излучением приводит к возникновению сложного асимметричного сигнала (АС) ЭПР вблизи значения g=2. Этот сигнал исследуется в задачах дозиметрии, датирования, медицины и как источник информации о структуре апатита.

Основную часть радикалов, возникающих при облучении зубной эмали, составляют анионы карбонатов, т.е. CO2-, CO3-, CO- и CO33-.

На спектре зарегистрирован сигнал от аксиально-симметричных парамагнитных центров CO2- с g‖ = 1.9975 ± 0.0005 и g = 2.0032 ± 0.0005. Сигнал является радиоиндуцированным, т. е. ПЦ образовались под действием ионизирующего излучения (радиации).

Интенсивность сигнала CO2- несет информацию о дозе радиации, полученной объектом за время его существования. В частности, на исследованиях сигналов CO2- в спектрах зубной эмали основаны дозиметрические методы анализа и контроля радиации (ГОСТ Р 22.3.04-96). В данном и многих других случаях возможно датирование минерального образца методом ЭПР. Возрастной диапазон, перекрываемый ЭПР-методом датирования составляет от сотен лет до 105 и даже 106 лет, что превышает возможности радиоуглеродного метода.

Образец, спектры которого приведены на рисунке, был датирован методом ЭПР и имеет возраст 18000 ± 3000 лет.

2. FT

Для изучения динамических характеристик центров целесообразно применять импульсные методы. В этом случае применяют FT-режим работы спектрометра ЭПР. В таких экспериментах образец в определенном энергетическом состоянии подвергается сильному импульсному воздействию электромагнитного излучения. Спиновая система выводится из равновесия, и регистрируется реакция системы на это воздействие. Выбирая различные последовательности импульсов и варьируя их параметры (длительность импульса, расстояние между импульсами, амплитуду и т. д.) можно значительно расширить представление о динамических характеристиках ПЦ (временах релаксации Т1 и Т2, диффузии и пр.).

3. ESE (методика электронного спинового эха)

Метод ESE может быть использован для получения спектра двойного электрон-ядерного резонанса, чтобы сэкономить время записи или в случае отсутствия специального оборудования ENDOR.

Пример:

Исследуемый образец: зубная эмаль, состоящая из гидроксиапатита Ca(1)4Ca(2)6(PO4)6(OH)2. Исследовался сигнал радикалов CO2-, находящихся в структуре гидроксиапатита.

Спад свободной индукции (FID) представлен набором колебаний, называемых модуляцией. Модуляция несет информацию о резонансных частотах ядер, окружающих парамагнитный центр. В результате Фурье-преобразования временной зависимости FID получен спектр ядерного магнитного резонанса. На частоте 14 MHz находится сигнал 1Н, следовательно, исследуемые группы CO2- взаимодействуют с расположенными в их окружении протонами.

4. ENDOR

Наиболее распространенной методикой двойного резонанса является метод двойного электронно-ядерного резонанса – ДЭЯР (ENDOR), позволяющий изучать процессы взаимодействия неспаренного электрона как с собственным ядром, так и с ядрами его ближайшего окружения. При этом чувствительность метода ЯМР может возрастать в десятки и даже тысячи раз по отношению к стандартным методам. Описанные методики реализуются как в CW-режиме, так и FT-режиме.

Пример

На рисунке приведен ENDOR спектр биологического гидроксиапатита (зубной эмали). Метод был использован для получения информации об окружении содержащихся в эмали парамагнитных центров CO2-. Зарегистрированы сигналы от ядерного окружения центра CO2- на частотах 14 MHz и 5.6 MHz. Сигнал на частоте 14 MHz относится к ядрам водорода, а сигнал на частоте 5.6 MHz – к ядрам фосфора. Исходя из структурной особенности биологического апатита, можно сделать вывод, что исследуемый парамагнитный центр CO2- находится в окружении анионов OH- и PO4-.

5. ELDOR (на данный момент в РЦ недоступна)

ELDOR (ELectron DOuble Resonance, электронный двойной резонанс) представляет собой разновидность методики двойного резонанса. В этом методе изучается взаимодействие между двумя электронными спиновыми системами, причем спектр ЭПР от одной электронной системы регистрируется при помощи возбуждения другой. Для наблюдения сигнала необходимо существование механизма, связывающего "наблюдаемую" и "накачиваемую" системы. Примерами таких механизмов являются дипольное взаимодействие между спинами, молекулярное движение.

ЭПР - это... Что такое ЭПР?

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

 

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАлтайскийАрабскийАварскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБелорусскийБолгарскийКаталанскийЧеченскийЧаморроШорскийЧерокиЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийДатскийНемецкийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГалисийскийКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнгушскийИсландскийИтальянскийИжорскийЯпонскийЛожбанГрузинскийКарачаевскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийЛатинскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийМонгольскийМалайскийМальтийскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийОсетинскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПуштуПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийРусскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиТамильскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВодскийВьетнамскийВепсскийИдишЙорубаКитайский

ЭПР - это.

.. Что такое ЭПР?
ЭПР

эндоплазматический ретикулюм

биол.

Источник: Грин, Стаут, Тейлор. Общая биология

ЭПР

Эйнштейн-Подольский-Розен

ЭПР-парадокс
квантовая механика

физ.

ЭПР

электропарамагнитный резонанс
электронный парамагнитный резонанс

техн.

Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. — С.-Пб.: Политехника, 1997. — 527 с.

ЭПР

эффективная поверхность рассеяния
эффективная площадь рассеяния

Словари: Словарь сокращений и аббревиатур армии и спецслужб. Сост. А. А. Щелоков. — М.: ООО «Издательство АСТ», ЗАО «Издательский дом Гелеос», 2003. — 318 с., С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. — С.-Пб.: Политехника, 1997. — 527 с.

ЭПР

электрическая рудопогрузочная машина

техн.

ЭПР

Экологическая партия России

полит., РФ

ЭПР

электропневматическое реле

техн.

ЭПР

этиленпропиленовая резина

Источник: http://sevcable.ru/klientam/otraslevye-resheniya/dobyvayushchaya-i-neftegazovaya-otrasl/etilenpropilenovaya-rezina-preimushchestva-izolyacii

ЭПР

эффективная площадь рассеяния

Источник: http://www. nanonewsnet.ru/node/37093?utm_campaign=subscribe_techno&utm_medium=email&utm_source=subscribe

ЭПр

электропоезд для региональных линий

в маркировке, ж.-д.

Источник: http://www.eav.ru/publ1.php?publid=2011-11a12

ЭПР

экстрапирамидное расстройство

мед.

Источник: http://www.mediasphera.ru/journals/korsakov/detail/325/6814/

ЭПР

электронный паспорт безопасности дорожного движения региона

транспорт

Источник: http://www. fcp-pbdd.ru/directorate/actions.php?ID=11596

ЭПР

экспериментально-проектная работа

Источник: http://www.garant.ru/hotlaw/files/f15104.rtf?mail

ЭПР

электронно-парамагнитный резонанс

Метод ЭПР

http://www.voliks.ru/​show/​51979/​

техн.

Источник: Большой Энциклопедический Словарь

ЭПР

«Энергетика и промышленность России»

газета

http://www. eprussia.ru/​

издание, РФ, энерг.

Источник: http://www.eprussia.ru/epr/33/2178.htm

Словарь сокращений и аббревиатур. Академик. 2015.

Что такое ERP системы управления предприятием: расшифровка, функции, структура, достоинства и недостатки

С конца 90-х годов ХХ века в коммерческом лексиконе и общемировом деловом пространстве все чаще зазвучала аббревиатура ERP (Enterprise Resource Planning). Расшифровывается она как планирование ресурсов предприятия. Первоначально им интересовались в промышленности. Но сегодня прогрессивные комплексы используют шире. Уже с начала 2000-х годов они — источник прибыли, инструмент оптимизации работы для компаний независимо от сферы, организационной формы, региона, охвата рынка.

Аналитики, профильные СМИ, непосредственные владельцы бизнеса говорят о необходимости разворачивания комплексов Enterprise Resource Planning на предприятиях. Их преимущества в оптимизации производственных, учетных, управленческих, других процессов наглядно видны в компаниях, пользующихся продуктами, которые поставляют интеграторы. Как они достигают выраженного эффекта, из чего состоит ERP-система и как она разворачивается «в реальности»?

Исторический обзор

Класс систем для оптимизации управления ресурсами (это финансы, персонал, материальные активы и так далее) был впервые рассмотрен в начале 90-х годов ХХ века, когда в известной консалтинговой фирме Gartner сформулировали концепцию развития методики MRPII (manufacturing resource planning – планирование производственных ресурсов). Аналитик Л. Уайли, написавший для работодателя исследование, обратил внимание на важность сбалансированного управления ресурсами на базе единой модели. В жизнь концепцию воплотили крупные компании (Oracle, Baan, JD Edwards и другие). Изготовители прикладного ПО начали постепенно осваивать успешные разработки, вскоре они развились в пакеты, управляющие материальными потоками внутри предприятий.

Рынок по внедрению продуктов окончательно сформировался к концу десятилетия, почти 70% международных корпораций перешли на EPR. Уже в начале 2000-х годов их поставщики консолидировали опыт. Это привело к «буму» на ERP-системы. Их стал использовать малый и средний бизнес (до этого решения охватывали крупные машиностроительные комплексы). Разработкой программных средств занялись в Microsoft, Sage. Потенциал комплексов оценили в сфере услуг, энергетики, государственного управления, других отраслях. Из-за спроса расширилось предложение — в ERP-системах появились новые модули, увеличился перечень функций.

Очередной виток развития связан с расширением возможностей интернет-сети. Практически все поставщики добавили в ERP инструменты веб-доступа, интерфейсы для удаленной работы. После нескольких поглощений среди основных «игроков на рынке» объем проданных лицензий на ПО заметно вырос — до почти 30 миллиардов долларов США. С конца 2000-х годов системы стали дополнять комплексами поддержки сервис-ориентированной архитектуры, стандартизированным вызовом функций и прочими опциями.

Цель и задачи внедрения комплексов по планированию ресурсов на предприятии

Цель разворачивания любой ERP-системы — оптимизировать расходы и ресурсы организации. Чтобы ее достичь, решаются конкретные задачи: создать общее пространство взаимодействия компонентов, настроить обмен данных, сделать доступ к ним простым, понятным и др. ERP-система устанавливает единые стандарты для процессов на производстве, работы удаленных подразделений и сотрудников, с ней намного проще определять их результативность. Успешное внедрение решений помогает объединить учет на складе и в бухгалтерии, отказаться от устной, бумажной передачи информации, зависимой от человеческого фактора.

Задача ERP — помочь предприятию избежать задержек, простоев, брака. А они возникают, если проектирование и производство не увязаны. Комплексы на общей платформе позволяют соблюсти сроки по договорам поставки. На складе не скапливается избыток продукции просто «на всякий случай», не возникает ее нехватка из-за несогласованности работы отделов. Среди других задач, которые решаются внедрением ERP-систем, называют:

  • управление всеми ресурсами фирмы, а не отдельными их блоками;
  • создание общефирменной информационной среды и БД для интеграции заданий для всех отделов;
  • планирование бизнес-процессов, позволяющее развивать бизнес, наращивать базу клиентов, увеличивать прибыль;
  • управление потоками финансов за счет оптимизированного учета (в том числе налогового), минимизации времени на подготовку отчетов;
  • ускорение, автоматизация документооборота, оптимизация скорости доступа к данным;
  • организованное, прозрачное бюджетирование на всех уровнях;
  • эффективное, обоснованное планирование работы предприятия;
  • прозрачный контроль работы удаленных подразделений, отделов, работников;
  • прозрачное управление производством, кадрами и другими «блоками» компании на основании достоверных и полных данных.

Структура и принцип работы

Ключевой принцип работы платформ — единство базы данных (БД) для точности, оперативности управления, контроля. Сегодняшняя ERP-система — единый комплекс, в котором хранятся и обрабатываются практически все критически важные данные организации. Под ними понимают информацию, без которой нормальное функционирование предприятия невозможно.

К критически важным относят сведения с производства, из отдела продаж, управления персоналом — то, что имеет значение для конкретной организации. В ERP включают т. н. большинство данных — информацию о внутренних процессах фирмы — но учет всего массива привел бы к необоснованному удорожанию продукта. Поэтому разработчики вместе с заказчиками продукта останавливаются на взаимоприемлемом компромиссе. Объем, состав данных, которые будут включаться в БД и обрабатываться системой, определяют эмпирическим путем.

Все ERP объединены схожей архитектурой, в которой присутствуют:

  • платформы с ядром (программной средой ERP) и базовыми функциями — справочниками пользователей, клиентов, продукции, неотключаемыми инструментами, необходимыми для работы предприятия;
  • базы данных с «рычагами» управления, комплексами хранения, интерпретации, обработки, отправки информации и обеспечивающим ПО;
  • компонентов-модулей, подключаемых, если понадобится, и использующих информацию из единой БД, — они используются внутри компании или для взаимодействия с внешней средой, друг от друга не зависят, их можно добавлять, изменять или удалять;
  • продукты для связи и интеграции с приложениями со стороны — для телефонии, обмена информацией.

Существуют ERP-системы без «прямолинейной», выраженной разбивки по модулям — они поставляются встроенными, но используются также, по мере надобности. Фундаментален для ERP принцип «конструктора» с единой базой и модулями, которые добавляются в зависимости от задач и органично интегрируются. Это позволяет называть решение системой — комплексом, в котором есть «опорные точки» и гибкие взаимосвязи между ними. Нельзя использовать понятие ERP для отдельных решений, которые были внедрены независимо друг от друга. Все данные должны быть едины.

Модули и функционал

Благодаря принципу взаимосвязанности, но независимости модулей они могут внедряться поэтапно и подбираться под заказчика ERP. Решения разворачивают и вводят в эксплуатацию последовательно, выстраивая группировки, гибко выстраивая структуру, иерархию. Это позволяет аккуратно реализовать функции ERP-системы, где предусмотрены:

  • планирование продаж, поставок, процессов и мощностей на производстве, необходимых материалов;
  • создание и поддержка конструкторско-технологических спецификаций для определения состава продукции, количества ресурсов для ее изготовления;
  • управление закупками, запасами — от учета и ведения договоров до складской оптимизации;
  • ведение финансов — составление планов, контроль их выполнения, все виды учета;
  • проектное управление.

Классическая «схема» ERP — внедрение модулей финансов, персонала и операционного блока. В последний входит производство (с его поддержкой), логистика, сбыт. Зачастую руководство компаний просит вынести отдельные составляющие операционного блока в независимые модули — техобслуживание и ремонт (EAM), управление спецификациями и производством (APS, PLM, MES), другие. Отдельно рассматривается модуль для «внешнего» взаимодействия — клиентско-дистрибутивный CRM.

Главная книга и другие составляющие финмодуля — непременный компонент ERP-систем, их центр и условие для объективной оценки положения фирмы и рисков инвестиций в нее. В блок, как правило, добавляют счета дебиторов/кредиторов, расходов/доходов, калькулирование себестоимости, казначейские, контроллинговые инструменты. В модуле ERP для персонала предусматривают кадровый, пенсионный и табельный учет, работу с командировками, расчет з/п и производительности, управление квалификацией и оценку сотрудников, подбор кадров.

Достоинства и ограничения систем>

Аргументы «за» ERP-системы— это простота, прозрачность доступа ко всем данным без изнурительных сверок. Информация в единой БД заранее согласована, документооборот унифицирован, устранены искажения и ошибки при передаче сведений между отделами. Заказчик получает готовый набор полезных ему инструментов, которые автоматизируют все операции и связывают их между собой. Процессы на производстве синхронизируются, задачи прозрачно отслеживаются, а типовые действия выполняются автоматически.

Среди других достоинств ERP:

  • эффективное разграничение прав на доступ: данные ERP-систем защищены. Правда, для безопасности приходится точечно выстраивать иерархию и настройки. Но временные потери на это себя оправдывают;
  • повышение производительности предприятия — все циклы ускоряются, простои устранены, взаимодействие между отделами бесперебойно, а трудовые процессы прозрачны;
  • «бесшовное» добавление новых модулей — не нужны доработки, надстройки, усилия по интеграции, ERP-система расширяется и модифицируется быстро;
  • повышение эффективности принятых управленческих решений за счет доступа к полной и объективной информации в БД ERP;
  • прозрачный контроль работы персонала, уменьшение злоупотреблений, выявление расхождений в «режиме реального времени».

Минусы ERP-систем — следствие их достоинств. Из-за большого количества связей в общей БД требуется время на разворачивание комплекса, перенос информацию, наладку работы. Однако, за последние годы процессы стали отлаженными и освоенными. По данным Panorama Consulting практически все сегодняшние ERP полностью вводятся в действие в течение 16 месяцев, не больше.

Необходимо обеспечить бесперебойную работу серверов, внедрить ПО, закупить оборудование для поддержки процессов и организовать обучение персонала. Из-за этого на старте цена ERP-системы может показаться значительной, но единоразовые расходы «переносятся» на долгосрочную перспективу, где окупаются до нескольких раз.

ERP и CRM — синергия взаимодействия комплексов внутри компании и во внешней среде

Отдельно следует сказать о комплексном внедрении решений для управления процессами внутри фирмы и CRM-систем, служащих для выстраивания взаимоотношений с клиентской базой. Маркетинг, сбыт, гарантийное обслуживание, поддержка контактов с заказчиками — важнейшие факторы прибыльности бизнеса.

Взаимосвязанное внедрение ERP-системы и CRM даст эффект синергии — результат, многократно превышающий «арифметическое» суммирование выгод. Объединяя их, предприятие получает комплекс, направленный и внутрь, и вовне. Он поможет выстроить прибыльную концепцию производства, предложить клиентам востребованную и качественную продукцию и повысить результат от принятых управленческих решений.

ЭПР в медицине - Лабрадор

К концу 90-х годов у ученых возникла мысль использовать для обнаружения рака свойства хорошо известного белка альбумина, который синтезируется в печени и составляет примерно 60% всех белков плазмы крови. Этот белок отвечает за  перенос  нерастворимых в воде веществ к клетках, таких как жирные кислоты, билирубин, лекарственные препараты. Всего одна молекула альбумина, может одновременно связать 25—50 молекул билирубина. При данном переносе сам белок также меняет свою структуру. В рамках многолетних исследований было доказано, что низкомолекулярные вещества в крови могут отражать патологические изменения в тканях. Альбумин в данном случае является в некотором смысле отражением состояния всего организма. Это свойство белка и послужило основой для нового способа диагностики рака с использованием спектрометров электронного парамагнитного резонанса. Раковые клетки синтезируют определенные вещества, которые связываются с альбумином. У ученых возникла идея, анализируя молекулы данного протеина, диагностировать онкозаболевания. В организме человека альбумин обновляется в течение 19 дней, поэтому результаты теста отражали бы практически реальную картину состояния человека. После успешных операций по удалению опухоли параметры альбумина «приходят в норму» также через 2—3 недели — то есть диагностику можно делать в динамике.

Делать «снимки» молекул белка было предложено с помощью аппарата, построенного на принципе электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Этот эффект еще во время Великой Отечественной войны обнаружил в ходе экспериментов выдающийся советский физик Евгений Завойский. Создание метода считается одним из важнейших событий в физике XX столетия. Академик Российской академии наук Виталий Гинзбург полагает, что открытие Завойского вполне заслуживало Нобелевской премии, и она не была получена Завойским лишь по причине того, что он работал в закрытой Московской лаборатории измерительных приборов АН СССР. Напомним, что Гинзбург сам является лауреатом Нобелевской премии, так что его словам можно верить. В дальнейшем Завойский использовал ЭПР для создания приборов. Его изобретение дало толчок образованию и развитию научных центров по всему миру.

Сегодня ЭПР-спектрометры  — один из основных инструментов для определения, если сильно упростить, состава молекул. Собственно, сами по себе спектрометры уже не являются новостью, но без такого прибора у ученых, которые взялись за изобретение нового медицинского прибора, ничего бы не получилось.

Самым уникальным в новой методике стало программное обеспечение, которое смогло оценивать результаты анализа альбумина, отделяя здоровых людей от больных и перенастраивая сам спектрометр, чтобы делать диагностику более точной.

В окончательном виде идея была оформлена целой группой ученых, в том числе белорусскими профессорами Муравским и Машевским, а также немецкими — Маттесом и Зайбтом. Методика получила условное название MMS-теста (Mobility of Molecular Structure). Патент в Германии на нее был выдан еще в 2001 году. С 2003 года авторы метода опубликовали массу статей в ведущих западных научных изданиях. Очень большой вклад в разработку ПО был внесен Институтом медицинской физики и биофизики университета Лейпцига — последний сейчас становится одним из основных немецких университетов по этому направлению наряду с Мюнхенским. Не последняя роль в проекте принадлежит и Белорусскому государственному университету. Как видно, речь идет о в полном смысле слова международной разработке. Для дальнейшего развития темы ученые создали фирму, которая и занялась созданием серийного образца в пригороде Берлина. Вскоре при помощи MMS-теста удалось обнаружить первые признаки злокачественного процесса у 75 человек. Метод выявил специфичные для онкологии нарушения функциональности альбумина за 12 месяцев до обычного момента диагностирования опухоли.В России разрешено использование метода уже с 2009 года.

Как выглядит работа аппарата на практике? Из взятой у пациента крови в специальной центрифуге выделяют плазму, которая в основном и состоит из альбумина. Проба смешивается с радиоактивной меткой — молекулой одной из жирных кислот, имеющей в своем составе свободный радикал. Реакция альбумина, «свободного» от тех или иных маркеров, известна и служит образцом. В свою очередь белок, несущий на себе определенные вещества, меняет свойства и реагирует по-другому. Образцы подвергаются исследованию на электронном парамагнитном анализаторе (ЭПР) — приборе, который позволяет измерить концентрацию переносимых альбумином маркеров. Рост или снижение их концентрации позволяет судить о патологических изменениях в организме.

Что такое ERP? | Oracle Россия и СНГ

Основы ERP

Системы ERP основаны на определенной структуре данных (схеме), которая, как правило, использует общую базу данных. Это позволяет гарантировать, что информация, используемая на предприятии, стандартизирована и основана на общих определениях, а также опыте пользователей. Затем эти ключевые элементы встраиваются в бизнес-процессы, основанные на рабочих операциях в различных отделах предприятия (например, финансы, управление персоналом, инженерный отдел, маркетинг, производственный отдел). За счет этого обеспечивается взаимодействие между системами и людьми, которые этими системами пользуются. Простыми словами, ERP — это средство для интеграции людей, процессов и технологий в масштабе всего современного предприятия.

Приведем пример. Возьмем компанию, которая производит автомобили, а детали и компоненты закупает у нескольких поставщиков. В этом случае можно использовать ERP-систему, которая не только отслеживает заявки и приобретения, но и гарантирует, что каждый компонент цикла «от закупки до оплаты» использует единообразные и достоверные данные, связанные с рабочими операциями, бизнес-процессами, отчетностью и аналитикой предприятия. Так, если ERP-система соответствующим образом внедрена на автомобильном производстве, то такая деталь, как, например, тормозные колодки переднего колеса, будет единообразно идентифицироваться по имени, размеру, материалу, источнику, номеру партии, номеру детали у поставщика, серийному номеру, цене и спецификации, а также ряду других признаков. Поскольку данные — это основа любой современной компании, ERP-система облегчает сбор, организацию, анализ и предоставление данных любому человеку и системе, которые нуждаются в них для работы.

ERP также сводит эти данные и атрибуты в соответствующие статьи учета в бухгалтерской книге, благодаря чему все расходы отслеживаются и отображаются надлежащим образом. Если бы передние тормозные колодки назывались «передние тормоза» в одной программной системе (или наборе электронных таблиц), «тормозные колодки» в другой и «передние колодки» в третьей, этому автопроизводителю было бы проблематично определить ежегодные затраты на передние тормозные колодки и принять решение о возможной смене поставщика или переговорах по снижению цены.

Основной принцип ERP — это централизованный сбор данных для их широкого распространения. Там, где традиционно использовалось несколько автономных баз данных с огромным числом разрозненных электронных таблиц, системы ERP устраняют хаос и дают возможность всем пользователям — от генерального директора до бухгалтеров — создавать, хранить и использовать одни и те же данные, полученные с помощью одних и тех же процессов. Благодаря безопасному и централизованному хранилищу данных каждый в организации может быть уверен, что данные точны, актуальны и полны. Целостность данных гарантирована для каждой задачи, выполняемой в компании (от квартального баланса до отчета по дебиторской задолженности), причем для этого не используются электронные таблицы, порождающие большое количество ошибок.

Как открыть файл EPR? Расширение файла .EPR

Что такое файл EPR?

EPR - это расширение файла, обычно связанное с файлами Photoshop AME Preset Format. Формат Photoshop AME Preset Format был разработан Adobe Systems. EPR файлы поддерживаются программными приложениями, доступными для устройств под управлением Mac OS, Windows. EPR формат файла, наряду с #NUMEXTENSIONS # другими форматами файлов, относится к категории Файлы параметров. Adobe Photoshop поддерживает EPR файлы и является наиболее часто используемой программой для обработки таких файлов, но 1 могут также использоваться другие инструменты. Программное обеспечение с именем Adobe Photoshop было создано Adobe Systems Incorporated. Чтобы найти более подробную информацию о программном обеспечении и EPR файлах, посетите официальный сайт разработчика.

Программы, которые поддерживают EPR расширение файла

В следующем списке перечислены программы, совместимые с файлами EPR, которые разделены на категории 2 в зависимости от операционной системы, в которой они доступны. Файлы с суффиксом EPR могут быть скопированы на любое мобильное устройство или системную платформу, но может быть невозможно открыть их должным образом в целевой системе.

Как открыть файл EPR?

Отсутствие возможности открывать файлы с расширением EPR может иметь различное происхождение. К счастью, наиболее распространенные проблемы с файлами EPR могут быть решены без глубоких знаний в области ИТ, а главное, за считанные минуты. Приведенный ниже список проведет вас через процесс решения возникшей проблемы.

Шаг 1. Скачайте и установите Adobe Photoshop

Основная и наиболее частая причина, препятствующая открытию пользователями файлов EPR, заключается в том, что в системе пользователя не установлена программа, которая может обрабатывать файлы EPR. Чтобы решить эту проблему, перейдите на веб-сайт разработчика Adobe Photoshop, загрузите инструмент и установите его. Это так просто Выше вы найдете полный список программ, которые поддерживают EPR файлы, классифицированные в соответствии с системными платформами, для которых они доступны. Самый безопасный способ загрузки Adobe Photoshop установлен - для этого зайдите на сайт разработчика (Adobe Systems Incorporated) и загрузите программное обеспечение, используя предоставленные ссылки.

Шаг 2. Обновите Adobe Photoshop до последней версии

Вы по-прежнему не можете получить доступ к файлам EPR, хотя Adobe Photoshop установлен в вашей системе? Убедитесь, что программное обеспечение обновлено. Разработчики программного обеспечения могут реализовать поддержку более современных форматов файлов в обновленных версиях своих продуктов. Если у вас установлена более старая версия Adobe Photoshop, она может не поддерживать формат EPR. Последняя версия Adobe Photoshop должна поддерживать все форматы файлов, которые совместимы со старыми версиями программного обеспечения.

Шаг 3. Назначьте Adobe Photoshop для EPR файлов

Если проблема не была решена на предыдущем шаге, вам следует связать EPR файлы с последней версией Adobe Photoshop, установленной на вашем устройстве. Следующий шаг не должен создавать проблем. Процедура проста и в значительной степени не зависит от системы

Выбор приложения первого выбора в Windows

  • Выберите пункт Открыть с помощью в меню «Файл», к которому можно щелкнуть правой кнопкой мыши файл EPR.
  • Нажмите Выбрать другое приложение и затем выберите опцию Еще приложения
  • Чтобы завершить процесс, выберите Найти другое приложение на этом... и с помощью проводника выберите папку Adobe Photoshop. Подтвердите, Всегда использовать это приложение для открытия EPR файлы и нажав кнопку OK .

Выбор приложения первого выбора в Mac OS

  • Нажав правую кнопку мыши на выбранном файле EPR, откройте меню файла и выберите Информация.
  • Найдите опцию Открыть с помощью - щелкните заголовок, если он скрыт
  • Выберите подходящее программное обеспечение и сохраните настройки, нажав Изменить все
  • Наконец, это изменение будет применено ко всем файлам с расширением EPR должно появиться сообщение. Нажмите кнопку Вперед, чтобы подтвердить свой выбор.
Шаг 4. Убедитесь, что EPR не неисправен

Если проблема по-прежнему возникает после выполнения шагов 1-3, проверьте, является ли файл EPR действительным. Проблемы с открытием файла могут возникнуть по разным причинам.

1. Проверьте EPR файл на наличие вирусов или вредоносных программ.

Если случится так, что EPR инфицирован вирусом, это может быть причиной, которая мешает вам получить к нему доступ. Сканируйте файл EPR и ваш компьютер на наличие вредоносных программ или вирусов. EPR файл инфицирован вредоносным ПО? Следуйте инструкциям антивирусного программного обеспечения.

2. Убедитесь, что файл с расширением EPR завершен и не содержит ошибок

Если вы получили проблемный файл EPR от третьего лица, попросите его предоставить вам еще одну копию. Возможно, файл был ошибочно скопирован, а данные потеряли целостность, что исключает доступ к файлу. При загрузке файла с расширением EPR из Интернета может произойти ошибка, приводящая к неполному файлу. Попробуйте загрузить файл еще раз.

3. Проверьте, есть ли у пользователя, вошедшего в систему, права администратора.

Иногда для доступа к файлам пользователю необходимы права администратора. Переключитесь на учетную запись с необходимыми привилегиями и попробуйте снова открыть файл Photoshop AME Preset Format.

4. Убедитесь, что ваше устройство соответствует требованиям для возможности открытия Adobe Photoshop

Если система перегружена, она может не справиться с программой, которую вы используете для открытия файлов с расширением EPR. В этом случае закройте другие приложения.

5. Убедитесь, что у вас установлены последние версии драйверов, системных обновлений и исправлений

Регулярно обновляемая система, драйверы и программы обеспечивают безопасность вашего компьютера. Это также может предотвратить проблемы с файлами Photoshop AME Preset Format. Возможно, файлы EPR работают правильно с обновленным программным обеспечением, которое устраняет некоторые системные ошибки.

Расширенная ответственность производителя - OECD

Столкнувшись с растущим объемом отходов, многие правительства пересмотрели доступные варианты политики и пришли к выводу, что одним из вариантов могло бы стать возложение ответственности за этап после потребления определенных товаров на производителей. Расширенная ответственность производителя (РОП) - это политический подход, при котором на производителей возлагается значительная ответственность - финансовая и / или физическая - за обработку или утилизацию постпотребительских товаров.Возложение такой ответственности в принципе могло бы создать стимулы для предотвращения образования отходов у источника, способствовать созданию экологически безопасных продуктов и способствовать достижению целей общественного рециркуляции и управления материалами. В рамках ОЭСР наблюдается тенденция к распространению EPR на новые продукты, группы продуктов и потоки отходов, такие как электрические приборы и электроника.

ОЭСР вела большую работу по РОЭП, ранее под эгидой Рабочей группы по национальной экологической политике , в настоящее время под эгидой Рабочей группы по продуктивности ресурсов и отходам .

Например, книга Расширенная ответственность производителя: Руководство для правительств была выпущена в 2001 году. В ней обсуждаются потенциальные выгоды и затраты, связанные с РОП.

Как и в случае других подходов к политике, важна тщательная оценка связанных затрат и выгод от РОП. В документе «Аналитическая основа для оценки затрат и выгод от программ расширенной ответственности производителей » представлена ​​подробная информация о том, как проводить такие оценки.

Одна из целей при внедрении схем РОП часто заключалась в том, чтобы дать производителям стимул к изменению конструкции продукции экологически безопасным способом, например, облегчая повторное использование или переработку продукции. В отчете Политика РОП и дизайн продукта: экономическая теория и отдельные примеры из практики обсуждает теорию, лежащую в основе этого аргумента, и анализирует некоторые избранные случаи. В отчете «Инструментальные смеси для обращения с бытовыми отходами » также дается некоторое обсуждение использования схем РОП.

Связанные документы:

Продажа книг

Рабочие и аналогичные документы

ЭПР: Теория - Химия LibreTexts

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), также называемый электронно-спиновым резонансом (ЭПР), представляет собой раздел спектроскопии магнитного резонанса, который использует микроволновое излучение для исследования видов с неспаренными электронами, таких как радикалы, катион-радикалы и т. Д. и триплеты в присутствии внешнего статического магнитного поля.Во многих отношениях физические свойства базовой теории и методов ЭПР аналогичны ядерному магнитному резонансу (ЯМР). Наиболее очевидное различие состоит в том, что прямое исследование свойств электронного спина в ЭПР противоположно исследованию ядерных спинов в ЯМР. Хотя спектроскопия ЭПР ограничена веществами с неспаренными электронными спинами, она имеет множество применений, от изучения кинетики и механизмов высокореакционных радикальных промежуточных продуктов до получения информации о взаимодействиях между кластерами парамагнитных металлов в биологических ферментах.ЭПР можно использовать даже для изучения материалов с проводящими электронами в полупроводниковой промышленности.

Историческое развитие EPR

В 1896 году расщепление линий в оптических спектрах в постоянном магнитном поле впервые было обнаружено голландским физиком Зееманом. В 1920-х годах Штерн и Герлах послали пучок атомов серебра через неоднородное магнитное поле, и этот пучок разделился на две отдельные части, что указывало на собственный угловой момент электронов и атомов. Затем Уленбек и Гоудсмит предположили, что электроны обладают угловым моментом.В 1938 году Исидор Раби измерил магнитно-резонансное поглощение молекул хлорида лития, что означает, что он мог измерять различные резонансы, чтобы получить более подробную информацию о молекулярной структуре. После Второй мировой войны широкое распространение микроволнового оборудования ускорило развитие электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Первое наблюдение сигнала магнитного резонанса было обнаружено советским физиком Завойским в нескольких солях, включая водный хлорид меди, сульфат меди и сульфат марганца в 1944 году.Позже оксфордская группа предложила основную теорию магнитного резонанса. ЭПР, внесенный многими исследователями, такими как Каммеров и Холлидей и Баггули и Гриффитс, был тщательно изучен. Между 1960 и 1980 годами был разработан непрерывный ЭПР (CW), а импульсный ЭПР в основном изучался в лабораториях Bell. ЭПР обычно применялся для органических свободных радикалов. В 1980-х годах на рынке появился первый коммерческий импульсный ЭПР-спектрометр, который затем широко использовался в биологических и медицинских областях, в активном кислороде и т. Д.В настоящее время EPR стал универсальным и стандартным инструментом исследования.

Сравнение между ЭПР и ЯМР

ЭПР принципиально похож на более широко известный метод ЯМР-спектроскопии с несколькими важными отличиями. Хотя обе спектроскопии имеют дело с взаимодействием электромагнитного излучения с магнитными моментами частиц, между двумя спектроскопиями есть много различий:

  1. ЭПР фокусируется на взаимодействиях между внешним магнитным полем и неспаренными электронами любой системы, в которой он локализован, в отличие от ядер отдельных атомов.
  2. Электромагнитное излучение, используемое в ЯМР, обычно ограничено радиочастотным диапазоном от 300 до 1000 МГц, тогда как ЭПР обычно выполняется с использованием микроволн в диапазоне от 3 до 400 ГГц.
  3. В ЭПР частота обычно поддерживается постоянной, а напряженность магнитного поля изменяется. Это противоположно тому, как обычно проводятся эксперименты ЯМР, когда магнитное поле поддерживается постоянным, а радиочастота изменяется.
  4. Из-за короткого времени релаксации электронных спинов по сравнению с ядрами, эксперименты по ЭПР часто приходится проводить при очень низких температурах, часто ниже 10 К, а иногда даже при 2 К.Обычно это требует использования жидкого гелия в качестве хладагента.
  5. Спектроскопия ЭПР
  6. по своей природе примерно в 1000 раз более чувствительна, чем спектроскопия ЯМР, из-за более высокой частоты электромагнитного излучения, используемого в ЭПР, по сравнению с ЯМР.

Следует отметить, что передовые методы импульсного ЭПР используются для непосредственного исследования специфических связей между парамагнитными спиновыми системами и конкретными магнитными ядрами. Наиболее широко применяется электронный ядерный двойной резонанс (ENDOR).В этом методе спектроскопии ЭПР как микроволновые, так и радиочастоты используются для одновременного возмущения спинов электронов и ядер, чтобы определить очень специфические взаимодействия, которые недостижимы с помощью традиционных методов непрерывной волны.

Происхождение сигнала EPR

Электрон - это отрицательно заряженная частица с определенной массой, в основном она имеет два вида движения. Первый вращается вокруг ядра, что приносит орбитальный магнитный момент. Другой - «вращается» вокруг собственной оси, что приносит спину магнитный момент.Магнитный момент молекулы в первую очередь зависит от спинового магнитного момента неспаренного электрона.

\ [M_ {S} = \ sqrt {S (S + 1)} \ dfrac {h} {2 \ pi} \ label {1} ​​\]

  • \ (M_S \) - полный спиновый угловой момент,
  • \ (S \) - квантовое число спина, а
  • \ (h \) - постоянная Планка.

В направлении z составляющая полного спинового углового момента может принимать только два значения:

\ [M_ {S_ {Z}} = m_ {S} \ cdot \ dfrac {h} {2 \ pi} \ label {2} \]

Член m s имеет (2S + 1) разные значения: + S, (S - 1), (S - 2) ,.....- С. Для одиночного неспаренного электрона только два возможных значения m s - +1/2 и −1/2.

Магнитный момент, μ e , прямо пропорционален вращательному моменту спина, поэтому можно записать

\ [\ mu _ {e} = - g_ {e} \ mu _ {B} M_ {S} \ label {3} \]

Появление отрицательного знака из-за того, что магнитная матрица электрона коллинеарна, но антипараллельна самому спину. Термин (g e μ B ) представляет собой магнитогирическое отношение.Магнетон Бора, μ B , представляет собой магнитный момент для единицы квантово-механического углового момента:

\ [\ mu_ {B} = \ dfrac {eh} {4 \ pi m_ {e}} \ label {4} \]

, где e - заряд электрона, m e - масса электрона, коэффициент g e известен как g-фактор свободного электрона со значением 2,002 319 304 386 (одна из наиболее точно известных физических констант). . Этот магнитный момент взаимодействует с приложенным магнитным полем. Взаимодействие между магнитным моментом (μ) и полем (B) описывается

\ [E = - \ mu \ cdot B \ label {5} \]

Для одиночного неспаренного электрона будет два возможных энергетических состояния, этот эффект называется зеемановским расщеплением.

\ [E _ {+ \ dfrac {1} {2}} = \ dfrac {1} {2} g \ mu _ {B} B \ label {6} \]

\ [E _ {- \ dfrac {1} {2}} = - \ dfrac {1} {2} g \ mu _ {B} B \ label {7} \]

При отсутствии внешнего магнитного поля

\ [E _ {+ 1/2} = E {-1/2} = 0 \]

Однако в присутствии внешнего магнитного поля (рисунок 1) разницу между двумя энергетическими состояниями можно записать как

\ [\ Delta E = hv = g \ mu _ {B} B \ label {8} \]

Рисунок 1: Уровни энергии для спина электрона (M S = ± 1/2) в приложенном магнитном поле B.

С увеличением интенсивности приложенного магнитного поля разница в энергии между уровнями энергии увеличивается, пока не совпадает с микроволновым излучением, что приводит к поглощению фотонов. Это фундаментальная основа спектроскопии ЭПР. Спектрометры ЭПР обычно изменяют магнитное поле и поддерживают микроволновую частоту. Спектрометры ЭПР доступны в нескольких частотных диапазонах, и в настоящее время наиболее часто используется X-диапазон.

Таблица 1: Различные микроволновые диапазоны для спектроскопии ЭПР
СВЧ диапазон Частота / ГГц Длина волны / см B (электрон) / тесла
S 3.0 10,0 0,107
X 9,5 3,15 0,339
К 23 1,30 0,82
Q 35 0,86 1,25
Вт 95 0.315 3,3

Структура уровней энергии и g-фактор

ЭПР часто используется для исследования систем, в которых электроны имеют как орбитальный, так и спиновой угловой момент, что требует использования масштабного коэффициента для учета связи между двумя импульсами. Этот фактор представляет собой g-фактор, и он примерно эквивалентен тому, как химический сдвиг используется в ЯМР. G-фактор связан с квантовым числом J, полным угловым моментом, где \ (J = L + S \).

\ [g_J = \ dfrac {J (J + 1) (g_L + g_s) + (L (L + 1) -S (S + 1)) (g_L-g_s)} {2J (J + 1)} \ этикетка {9} \]

Здесь \ (g_L \) - орбитальное значение g, а g s - значение спина g. Для большинства спиновых систем с угловым и спиновым магнитными моментами можно приблизительно определить, что g L равно 1, а g s равно 2. Его уравнение сводится к так называемой формуле Ланде:

\ [g_J = \ dfrac {3} {2} - \ dfrac {L (L + 1) -S (S + 1))} {2J (J + 1)} \ label {10} \]

И результирующий электронный магнитный диполь:

\ [\ mu_ {J} = -g_ {J} \ mu_ {B} J \ label {11} \]

На практике эти приближения не всегда верны, поскольку существует много систем, в которых действительно происходит J-связь, особенно в кластерах переходных металлов, где неспаренный спин сильно делокализован по нескольким ядрам.Но для элементарного изучения теории ЭПР это полезно для понимания того, как выводится фактор g. Обычно это просто обозначается как g-фактор или g-фактор Ланде .

G-фактор для свободного электрона с нулевым угловым моментом все еще имеет небольшое квантово-механическое корректирующее значение \ (g \) с g = 2,0023193. Помимо учета полного магнитного дипольного момента парамагнитных частиц, значение g учитывает локальное окружение спиновой системы.Существование локальных магнитных полей, создаваемых другими парамагнетиками, электрическими квадруполями, магнитными ядрами, полями лигандов (особенно в случае переходных металлов) - все это может изменить эффективное магнитное поле, которое испытывает электрон, так что

\ [B_ {eff} = B_ {0} + B_ {local} \ label {12} \]

Эти локальные поля могут либо:

  1. индуцируются приложенным полем и, следовательно, имеют зависимость величины от \ (B_0 \) или равны
  2. постоянный и независимый от \ (B_0 \), кроме ориентации.

В случае первого типа проще всего рассматривать эффективное поле, испытываемое электроном, как функцию приложенного поля, поэтому мы можем записать:

\ [B_ {eff} = B_ {0} (1- \ sigma) \ label {13} \]

, где \ (\ sigma \) - коэффициент экранирования, который приводит к уменьшению или увеличению эффективного поля. Затем g-фактор должен быть заменен переменным g-фактором g eff таким образом, чтобы:

\ [B_ {eff} = B_ {0} \ cdot (\ dfrac {g} {g_ {eff}}) \ label {14} \]

Многие органические радикалы и ионы-радикалы имеют неспаренные электроны с \ (L \) около нуля, а квантовое число полного углового момента J становится приблизительно равным S.В результате значения g этих частиц обычно близки к 2. В противоположность этому неспаренные спины в ионах или комплексах переходных металлов обычно имеют большие значения L и S, и их значения g расходятся от 2 соответственно.

После всего этого уровни энергии, соответствующие спинам в приложенном магнитном поле, теперь можно записать как:

\ [E_ {m_ {s}} = m_ {s} g_ {e} \ mu _ {B} B_ {0} \ label {15} \]

И, таким образом, разность энергий, связанная с переходом, определяется как:

\ [\ Delta E_ {m_ {s}} = \ Delta m_ {s} g_ {e} \ mu _ {B} B_ {} \ label {16} \]

Обычно ЭПР выполняется в перпендикулярном режиме, когда составляющая магнитного поля микроволнового излучения ориентирована перпендикулярно магнитному полю, создаваемому магнитом.Здесь правило выбора разрешенных переходов ЭПР: \ (\ Delta m_ {s} = \ pm 1 \), поэтому энергия перехода просто:

(17) \ [\ Delta E_ {m_ {s}} = g_ {e} \ mu _ {B} B_ {} \ label {17} \]

Существует метод, называемый ЭПР в параллельном режиме, в котором микроволны применяются параллельно магнитному полю, изменяя правило выбора на \ (\ Delta m_ {s} = \ pm 2 \). Это более полно объясняется в модуле Parallel Mode EPR: Theory.

Чувствительность

При тепловом равновесии и внешнем приложенном магнитном поле населенность спинов разделяется между двумя зеемановскими уровнями (рис. 1) в соответствии с законом Максвелла – Больцмана.{–X} \ приблизительно 1 - x \]

Таким образом,

\ [\ dfrac {N_ {upper}} {N_ {lower}} = 1- \ dfrac {g \ mu B} {k_BT} \ label {19} \]

При 298 K в поле около 3000 G распределение показывает, что N верхний / N нижний = 0,9986, что означает, что разница между N верхним и N нижним очень мала. Населенности двух зеемановских уровней почти одинаковы, но небольшое превышение на нижнем уровне приводит к чистому поглощению.

\ [N_ {нижний} -N_ {верхний} = N_ {нижний} \ left [1- \ left (1- \ dfrac {g \ mu B} {k_BT} \ right) \ right] = \ dfrac {Ng \ mu B} {2k_BT} \ label {20} \]

Это выражение говорит нам, что чувствительность ЭПР (чистое поглощение) увеличивается с понижением температуры и увеличением напряженности магнитного поля, а магнитное поле пропорционально частоте микроволн.Теоретически чувствительность спектрометра с K-диапазоном, Q-диапазоном или плечом W-диапазона выше, чем у спектрометра с X-диапазоном. Однако, поскольку волноводы K-, Q- или W-диапазона меньше, образцы обязательно меньше, что сводит на нет преимущество более благоприятного фактора Больцмана.

Операторы спина и гамильтонианы

Любая система, которая имеет дискретные уровни энергии и описывается определенными квантовыми числами, может быть представлена ​​уравнением на собственные значения, так что если мы определим оператор (\ (\ hat {\ Lambda} \)), соответствующий наблюдаемому свойству , уравнение собственных функций:

\ [\ hat {\ Lambda} {\ psi} _k = \ {\ lambda} _k {\ psi} _k \ label {21} \]

Здесь λ k - собственное значение состояния «k», для которого собственная функция равна ψ k .ЭПР больше всего касается квантования спинового углового момента, поэтому должен быть определен оператор - это спиновый оператор, действующий на функцию, описывающую спиновое состояние. В случае системы с полным электронным спином S = ½ два состояния описываются квантовыми числами M s = +1/2 и M s = -1/2, которые измеряют компоненты M s углового момента вдоль z-направления магнитного поля. В большинстве систем удобно рассматривать направление магнитного поля как направление z, и поэтому оператор спина обозначается как Ŝ z , где Ŝ - оператор углового момента.Итак, опуская индекс k, z-компонента оператора углового момента может быть записана как:

\ [\ hat {S_z} \ phi_e = M_s \ phi_e \ label {22} \]

, где m s - собственное значение оператора S z , а ϕ e (M s ) - соответствующая собственная функция. Принятие обозначения α для спиновых состояний, где α (e) = ϕ e (M s = + 1/2) и β (e) = ϕ e (M s = -1 / 2 ) это выражение можно записать:

\ [\ hat {S_z} \ alpha \ left (e \ right) = + \ dfrac {1} {2} \ alpha \ left (e \ right) \ label {23} \]

\ [\ hat {S_z} \ beta \ left (e \ right) = - \ dfrac {1} {2} \ beta \ left (e \ right) \ label {24} \]

Аналогичным образом можно записать собственные функции оператора ядерного спина для ядра со спином ½:

\ [\ hat {I_z} \ alpha \ left (n \ right) = + \ dfrac {1} {2} \ alpha \ left (n \ right) \ label {25} \]

\ [\ hat {I_z} \ beta \ left (n \ right) = - \ dfrac {1} {2} \ beta \ left (n \ right) \ label {26} \]

Эти выражения, записанные в удобных обозначениях Дирака, становятся:

\ [\ left.\ hat {S_z} \ right | \ left. \ alpha \ left (e \ right) \ right \ rangle = + \ left. \ left. \ dfrac {1} {2} \ right | \ alpha \ left (e \ справа) \ right \ rangle \ label {27} \]

\ [\ left. \ Hat {S_z} \ right | \ left. \ Beta \ left (e \ right) \ right \ rangle = + \ left. \ Left. \ Dfrac {1} {2} \ right | \ beta \ left (e \ right) \ right \ rangle \ label {28} \]

и

\ [\ left. \ Hat {I_z} \ right | \ left. \ Alpha \ left (n \ right) \ right \ rangle = + \ left. \ Left. \ Dfrac {1} {2} \ right | \ альфа \ влево (п \ вправо) \ вправо \ rangle \ label {29} \]

\ [\ left.\ hat {I_z} \ right | \ left. \ beta \ left (n \ right) \ right \ rangle = + \ left. \ left. \ dfrac {1} {2} \ right | \ beta \ left (n \ справа) \ right \ rangle \ label {30} \]

Используя не зависящее от времени уравнение Шредингера, мы можем определить энергии, связанные с системами, описываемыми этими уравнениями, как таковые:

\ [\ left. \ Hat {{{\ mathcal H}} _ e} \ right | \ left. \ Phi_ {ek} \ right \ rangle = \ left.E_ {ek} \ right | \ left. \ Phi_ { ek} \ right \ rangle \ label {31} \]

\ [\ left. \ Hat {{{\ mathcal H}} _ n} \ right | \ left. \ Phi_ {nk} \ right \ rangle = \ left.E_ {nk} \ right | \ left. \ Phi_ {nk} \ right \ rangle \ label {32} \]

Так что

\ [\ left. \ Hat {{{\ mathcal H}} _ e} \ right | \ left. \ Alpha (e) \ right \ rangle = \ left.E _ {\ alpha (e)} \ right | \ left . \ alpha (e) \ right \ rangle \ label {33} \]

\ [\ left. \ Hat {{{\ mathcal H}} _ e} \ right | \ left. \ Beta (e) \ right \ rangle = \ left.E _ {\ alpha (e)} \ right | \ left . \ beta (e) \ right \ rangle \ label {34} \]

\ [\ left. \ Hat {{{\ mathcal H}} _ n} \ right | \ left. \ Alpha (n) \ right \ rangle = \ left.E _ {\ alpha (n)} \ right | \ left . \ alpha (n) \ right \ rangle \ label {35} \]

\ [\ left.\ hat {{{\ mathcal H}} _ n} \ right | \ left. \ beta (n) \ right \ rangle = \ left.E _ {\ alpha (n)} \ right | \ left. \ beta (n) \ right \ rangle \ label {36} \]

Здесь Ĥ - оператор Гамильтона, представляет оператор полной энергии и коммутирует как с I, так и с S операторами.

Электронно-ядерное зеемановское взаимодействие с использованием операторов

Используя гамильтонианы, полученные в предыдущем разделе, мы можем разработать гамильтонианы для возмущенного случая, когда вводится внешнее магнитное поле.Для простого случая атома водорода с S = 1/2 и I = 1/2 будет рассмотрено взаимодействие с сильным магнитным полем, ориентированным вдоль z-направления. Используя операторную форму, гамильтониан принимает вид:

\ [\ {\ hat {H}} = -B \ hat {\ mu} _z \ label {37} \]

Здесь оператор магнитного момента электрона μ ez пропорционален оператору спина электрона. Аналогично, оператор ядерного магнитного момента μ nz пропорционален оператору ядерного спина I z .Следовательно,

\ [\ {\ hat {\ mu}} _ {ez} = \ {\ gamma} _e {\ hat {S}} _ zh = \ -g {\ mu} _B {\ hat {S}} _ z \ label {38} \]

\ [\ {\ hat {\ mu}} _ {nz} = \ {\ gamma} _n {\ hat {I}} _ zh = \ + g_n {\ mu} _n {\ hat {I}} _ z \ label {39} \]

Теперь гамильтонианы спина электрона и ядра можно определить как:

\ [\ {\ hat {\ mathcal H}} _ e = \ g_e {\ mu} _B \ hat {S_z} \ label {40} \]

\ [\ {\ hat {\ mathcal H}} _ n = \ -g_n {\ mu} _n \ hat {I_z} \ label {41} \]

Теперь у нас есть квантово-механическая структура для энергий электронных и ядерных спиновых состояний, которая будет в дальнейшем полезна при разработке описания взаимодействий между магнитными моментами двух классов частиц.

Ядерная сверхтонкая структура

Согласно рисунку 1, мы должны наблюдать одну спектральную линию в парамагнитной молекуле, но в действительности мы обычно наблюдаем более одной разделенной линии. Причина тому - сверхтонкие взаимодействия, возникающие в результате взаимодействия магнитного момента неспаренного электрона и магнитных ядер. Сверхтонкие образцы очень ценны, когда дело доходит до определения пространственной структуры парамагнитных частиц и идентификации парамагнитных частиц.В результате ядерные спины действуют как зонды, чувствительные к магнитуде и направлению поля из-за неспаренного электрона.

В общем, существует два вида сверхтонких взаимодействий между неспаренным электроном и ядром. Первый - это взаимодействие двух диполей. Мы называем это анизотропным или диполярным сверхтонким взаимодействием, которое представляет собой взаимодействие между магнитным моментом спина электрона и магнитным моментом ядра, и оно зависит от формы электронной орбитали и среднего расстояния между электроном и ядром.Это взаимодействие может помочь нам определить возможное положение парамагнитных частиц в твердой решетке.

Второе взаимодействие известно как контактное взаимодействие Ферми и учитывает только электроны на s-орбитали, поскольку p, d и f-орбитали имеют узловые плоскости, проходящие через ядро. Мы называем этот тип взаимодействия изотропным, которое зависит от наличия конечной плотности спинов неспаренных электронов в положении ядра, а не от ориентации парамагнитных частиц в магнитном поле.{2} \ label {42} \]

A - изотропная константа сверхтонкого взаимодействия, связанная с неспаренной спиновой плотностью, μn - ядерный магнитный момент, μ e - магнитный момент электрона и Ψ (0) - волновая функция электрона в ядре. Контактное взаимодействие Ферми происходит на s-орбитали, когда плотность электронов не равна нулю. Таким образом, ядерные сверхтонкие спектры включают не только взаимодействие ядер и их положения в молекуле, но также степень, в которой часть или вся молекула может свободно переориентировать себя в соответствии с направлением приложенного магнитного поля.

Изотропное сверхтонкое взаимодействие

В случае одного неспаренного электрона спиновой гамильтониан можно записать, как показано ниже, для изотропной части ядерного сверхтонкого взаимодействия.

\ [H = H_ {EZ} -H_ {NZ} -H_ {HFS} \ label {43} \]

EZ означает электронный Зееман, NZ означает ядерный Зееман, а HFS представляет собой сверхтонкое взаимодействие. Уравнение также можно записать как

\ [\ hat {H} = g \ mu _ {B} HS_ {Z} -g_ {N} \ mu _ {N} \ cdot BI_ {Z} + h \ cdot S \ cdot aI \ label {44} \]

Термин aS * I введен ферми-контактным взаимодействием.I - спин ядра, H - внешнее поле. Поскольку μ B намного больше, чем μ N , уравнение может иметь вид:

\ [\ hat {H} = g \ mu _ {B} HS_ {Z} + h \ cdot S \ cdot aI \ label {45} \]

Когда один неспаренный электрон взаимодействует с одним ядром, количество линий ЭПР равно 2I + 1. Когда один неспаренный электрон взаимодействует с N эквивалентными ядрами, количество линий ЭПР равно 2NI + 1. Когда один электрон взаимодействует с неэквивалентными ядрами (N 1 , N 2 .{k} (2N_ {i} I_ {i} +1) \ label {46} \]

В случае DPPH I = 1 и два ядра азота эквивалентны. 2NI + 1 = 5, мы можем получить пять строк: 1: 2: 3: 2: 1.

Рисунок 2: DPPH

В таблице ниже показаны относительные интенсивности линий неспаренных электронов, взаимодействующих с несколькими эквивалентными ядрами.

Количество эквивалентных ядер

Относительная интенсивность

1

1: 1

2

1: 2: 1

3

1: 3: 3: 1

4

1: 4: 6: 4: 1

5

1: 5: 10: 10: 5: 1

6

1: 6: 15: 20: 15: 6: 1

Мы можем заметить, что увеличение количества ядер приводит к усложнению спектра, а спектральная плотность зависит от количества ядер, как показано ниже:

\ [Спектральная плотность_ {EPR} = \ dfrac {\ prod_ {i = 1} ^ {k} 2N_ {i} I_ {i} +1} {\ sum_ {i = 1} ^ {k} 2 \ left | a_ {i} \ right | N_ {i} I_ {i}} \ label {47} \]

\ (a \) - константа изотропной сверхтонкой связи.

Анизотропия g

Из приведенного ниже уравнения мы можем вычислить g следующим образом:

\ [\ Delta E = hv = g \ mu _ {B} B \ label {48} \]

Если энергетический зазор не равен нулю, g-фактор можно запомнить как:

\ [g \ приблизительно \ dfrac {1} {14} \ dfrac {\ nu \ left [GHZ \ right]} {B \ left [T \ right]} \ label {49} \]

Фактор g не обязательно изотропен, и его следует рассматривать как тензор g. Для свободного электрона g-фактор близок к 2. Если электроны находятся в атоме, g-фактор больше не равен 2, спин-орбитальная связь сместит g-фактор с 2.Если атом поместить в электростатическое поле других атомов, орбитальный энергетический уровень также сместится, и g-фактор станет анизотропным. Анизотропия приводит к уширению линий в изотропных спектрах ЭПР. Электрон-зеемановское взаимодействие зависит от абсолютной ориентации молекулы по отношению к внешнему магнитному полю. Анизотропность очень важна для свободных электронов на несимметричных орбиталях (p, d). {2} \ alpha} \ label {51} \]

Альфа и бета - угол между магнитным полем относительно главной оси тензора g.{2} \ alpha} \ label {52} \]

Таким образом, мы можем идентифицировать g-тензор, измеряя угловую зависимость в приведенном выше уравнении.

Механизмы спиновой релаксации

Избыточная заселенность нижнего состояния над верхним для одинарной спиновой системы очень мала, как мы можем рассчитать из следующего примера. При температуре 298K в магнитном поле 3000G, N верхний / N нижний = 0,9986, что означает, что населенности двух энергетических уровней почти равны, но небольшое превышение на нижнем уровне приводит к поглощению энергии.Чтобы поддерживать избыток заселенности на нижнем уровне, электроны с верхнего уровня отдают энергию hν, чтобы вернуться на нижний уровень, чтобы удовлетворить закон Максвелла – Больцмана. Процесс высвобождения энергии называется процессом спиновой релаксации, который бывает двух типов, известных как спин-решеточная релаксация и спин-спиновая релаксация.

Спин-решеточная релаксация

это подразумевает взаимодействие между разновидностями с неспаренными электронами, известными как «спиновая система», и окружающими молекулами, известными как «решетка».Энергия рассеивается внутри решетки в виде колебательной, вращательной или поступательной энергии. Релаксация спиновой решетки характеризуется временем релаксации T 1e , , которое является временем, в течение которого спиновая система теряет 1 / e th своей избыточной энергии. Быстрое рассеяние энергии (короткое T 1e ) необходимо для сохранения разности населенностей спиновых состояний. Медленная спин-решеточная релаксация, которая часто встречается в системах, содержащих свободные радикалы, особенно при низких температурах, может вызвать насыщение спиновой системы.Это означает, что разность населенностей верхнего и нижнего спиновых состояний приближается к нулю и сигнал ЭПР пропадает.

Спин-спиновая релаксация

Спин-спиновая релаксация или кросс-релаксация, при которой происходит обмен энергией между электронами в состоянии спина с более высокой энергией и соседними электронами или магнитными ядрами в состоянии с более низкой энергией без передачи на решетку. Спин-спиновая релаксация может быть охарактеризована временем спин-спиновой релаксации T 2e .

Если в сигнал ЭПР вносят вклад как спин-спиновая, так и спин-решеточная релаксация, ширину резонансной линии (ΔB) можно записать как

\ [\ Delta B \ propto \ dfrac {1} {T_ {1e}} + \ dfrac {1} {T_ {2e}} \ label {53} \]

Из уравнения мы можем сказать, что когда T 1e > T 2e , ΔB зависит в первую очередь от спин-спиновых взаимодействий.При уменьшении спин-спинового расстояния, которое представляет собой концентрацию спинов, T 1e станет очень коротким, примерно ниже примерно 10 −7 с, таким образом, спин-решеточная релаксация будет иметь большее влияние на ширину линии, чем спин-спиновая расслабление. В некоторых случаях линии ЭПР уширены без возможности обнаружения. Когда спиновая система слабо связана с решеткой, система имеет тенденцию иметь длинный T 1e , и электроны не успевают вернуться в основное состояние, в результате разность населенностей двух уровней стремится к нулю и интенсивность сигнала ЭПР уменьшается.Этого эффекта, известного как насыщение, можно избежать, подвергая образец воздействию микроволнового излучения низкой интенсивности. Системы с более коротким T 1e труднее насыщать.

Расставания

Хотя ЭПР ограничивается исследованием соединений и материалов с неспаренными электронами, это, несомненно, самый прямой и полезный спектроскопический метод для исследования свойств этих конкретных систем. Еще одно преимущество состоит в том, что подготовка образца проста и ЭПР не вызывает разрушения или активации в образце.Изучая фундаментальное расщепление энергетических уровней спинов с учетом их ориентации во внешнем магнитном поле, можно обнаружить взаимодействия между парамагнитными спиновыми системами и их локальным окружением. Спектры ЭПР очень чувствительны к локальной электронной структуре, степени окисления и близости магнитных ядер к рассматриваемой системе.

Список литературы

  1. Абрагам А. и Блини Б. Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов ; Dover Publishing; 1986 г.
  2. Пул, К.П. Электронно-спиновый резонанс ; Издатели Interscience; 1967.
  3. Швайгер А. и Йешке Г. Принципы импульсного электронного парамагнитного резонанса . Издательство Оксфордского университета; 2001.
  4. Вейл, Дж. А. и Болтон, Дж. Р. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса: элементарная теория и приложения, второе издание . Wiley-Interscience; 2007.
  5. Гейл, Роберт Дж. Изд. Спектроэлектрохимия: теория и практика .Пленум Пресс; 1988.
  6. Эйскоу, Питер Б. Электронный спиновой резонанс в химии . Butler & Tanner Ltd; 1967.

Проблемы

  1. Почему микроволны необходимы для изучения электронных спиновых резонансов?
  2. Что такое g-фактор? Что это значит, если значение равно 2?

Ответ

  1. ЭПР нацелено на неспаренные электроны. Одиночный неспаренный электрон ведет себя как маленький магнитный стержень, когда помещен в большое магнитное поле.Он будет ориентироваться параллельно большому магнитному полю. При определенной плотности магнитного поля микроволновое излучение побуждает неспаренные электроны ориентироваться против сильного магнитного поля. Этот эффект вызовет зеемановское расщепление, когда разница в энергии между нижним и верхним уровнями энергии соответствует частоте микроволн. Будет происходить поглощение энергии, вызывающее резонанс ЭПР и обнаруживаемый спектрометром.
  1. Как мы уже обсуждали ранее, g-фактор может быть вычислен путем измерения магнитного поля и частоты.g-фактор - эффективный фактор Зеемана. Для свободного электрона изотропный ge = 2,0023193043617. Это предсказывает квантовая электродинамика. Этот свободный электрон имеет спиновый угловой момент, но не имеет орбитального углового момента. Для электронов в атоме g-фактор сместится с ge из-за спин-орбитальной связи. таким образом, g-фактор является характеристикой различных электронных структур.

Авторы и авторство

  • Парминдер Каур, Пол Ояла и Юй Го.

ЭПР - Интерпретация - Химия LibreTexts

Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), также называемая электронно-спиновым резонансом (ЭПР), - это метод, используемый для изучения химических соединений с неспаренными электронами.Спектроскопия ЭПР играет важную роль в понимании органических и неорганических радикалов, комплексов переходных металлов и некоторых биомолекул. Теоретические основы EPR см. В EPR: Theory.

Введение

Как и большинство спектроскопических методов, спектрометры ЭПР измеряют поглощение электромагнитного излучения. Простые спектры поглощения будут похожи на те, что показаны в верхней части рисунка 1. Однако в спектрометрах ЭПР используется фазочувствительный детектор, который преобразует нормальный сигнал поглощения в его первую производную.Затем сигнал поглощения представлен в виде его первой производной в спектре, который аналогичен показанному в нижней части рисунка 1. Таким образом, магнитное поле находится на оси x спектра ЭПР; dχ ″ / дБ, производная мнимой части молекулярной магнитной восприимчивости по отношению к внешнему статическому магнитному полю в произвольных единицах находится на оси ординат. В спектре ЭПР точка перехода через ноль соответствует пику поглощения в спектре поглощения. Люди могут использовать это, чтобы определить центр сигнала.На оси абсцисс иногда используется единица измерения «гаусс» (G) вместо тесла (T). Одна тесла равна 10000 гаусс.

Рисунок 1. Сравнение спектра поглощения и спектра ЭПР. Изображение использовано с разрешением (общественное достояние).

Коэффициент пропорциональности (g-фактор)

В результате эффекта Зеемана разность энергий состояний электрона с s = 1/2 в магнитном поле составляет

\ [\ Delta E = gβB \ label {1} ​​\]

где β - постоянная, магнетон Бора. Поскольку энергия, поглощенная электроном, должна быть точно такой же, как и разность энергий состояний ΔE, ΔE = hv (h - постоянная Планка), уравнение \ (\ ref {1} \) может быть выражено как

\ [h \ nu = gβB \ label {2} \]

Люди могут управлять частотой микроволн v и магнитным полем B.Другой фактор, g, является константой пропорциональности, значение которой является свойством электрона в определенной среде. После вставки значений h и β в уравнение \ (\ ref {2} \) значение g может быть задано через уравнение \ (\ ref {3} \):

\ [g = 71,4484v \ text {(в ГГц) / B (в mT)} \ label {3} \]

Свободный электрон в вакууме имеет значение g g e = 2,00232. Например, при магнитном поле 331,85 мТл свободный электрон поглощает микроволну с частотой X-диапазона 9.300 ГГц. Однако, когда электрон находится в определенной среде, например, в комплексе переходного металла и иона, второе магнитное поле, создаваемое ядрами, ΔB, также будет влиять на электрон. В таких обстоятельствах уравнение \ (\ ref {2} \) становится

.

\ [h \ nu = gβ (B_e + \ Delta B) \ label {4} \]

, поскольку мы знаем только спектрометрическое значение B, уравнение \ (\ ref {4} \) записывается как:

\ [h \ nu = (g_e + \ Delta g) βB] \ label {5} \]

Из отношения, показанного выше, мы знаем, что существует бесконечное количество пар v и B, которые соответствуют этому отношению.Магнитное поле для резонанса не является уникальным «отпечатком пальца» для идентификации соединения, потому что спектры могут быть получены на разных микроволновых частотах. Тогда каков отпечаток молекулы? Это Δg. Это значение содержит химическую информацию, которая заключается во взаимодействии между электроном и электронной структурой молекулы, можно просто принять значение g = g e + Δg в качестве отпечатка пальца молекулы. Для органических радикалов значение g очень близко к ge со значениями от 1.99-2.01. Например, значение g для • Ch4 равно 2,0026. Для комплексов переходных металлов значение g сильно меняется из-за спин-орбитального взаимодействия и расщепления в нулевом поле. Обычно он колеблется в пределах 1,4-3,0 в зависимости от геометрии комплекса. Например, значение g для Cu (acac) 2 составляет 2,13. Для определения значения g мы используем центр сигнала. Используя уравнение \ (\ ref {3} \), мы можем вычислить g-фактор поглощения в спектре. Значение g-фактора связано не только с электронной средой, но и с анизотропией.По поводу этой части, пожалуйста, обратитесь к EPR: Theory, Parallel Mode EPR: Theory и ENDOR: Theory. Пример из Калифорнийского университета в Дэвисе показан ниже [1] (Britt group, опубликовано в J.A.C.S.):

Рисунок 2. Спектры ЭПР некоторых белков (WT mitoNEET, H87C mitoNEET и ферредоксин). Частота 30,89 ГГц. 1

Сверхтонкие взаимодействия

Другой очень важный фактор в ЭПР - сверхтонкие взаимодействия. Помимо приложенного магнитного поля B 0 , соединение содержит неспаренные электроны, чувствительные к их локальному «микро» окружению.Дополнительную информацию можно получить из так называемого сверхтонкого взаимодействия. Ядра атомов в молекуле или комплексе обычно имеют свои собственные прекрасные магнитные моменты. Возникновение таких магнитных моментов может создать локальное магнитное поле, достаточно сильное, чтобы повлиять на электрон. Такое взаимодействие между электроном и ядрами, создаваемое локальным магнитным полем, называется сверхтонким взаимодействием . Тогда уровень энергии электрона можно выразить как:

E = gm B B 0 M S + AM s m I (6)

, где a - константа сверхтонкого взаимодействия, m I - квантовое число спина ядра.Сверхтонкие взаимодействия можно использовать для получения обширной информации об образце, такой как количество и идентичность атомов в молекуле или соединении, а также их расстояние от неспаренного электрона.

Таблица 1. Ядерные спины биопереходных металлов и сверхтонкие структуры ЭПР [3]

Правила определения ядер, которые будут взаимодействовать, такие же, как и для ЯМР. Для изотопов, которые имеют четные атомные и четные массовые числа, квантовое число ядерного спина в основном состоянии, I , равно нулю, и эти изотопы не имеют спектров ЭПР (или ЯМР).Для изотопов с нечетными атомными номерами и четными массовыми числами значения I являются целыми числами. Например, спин 2 H равен 1. Для изотопов с нечетными массовыми числами значения I являются дробными. Например, спин 1 H равен 1/2, а спин 23 Na равен 7/2. Вот еще примеры из биологических систем:

Таблица 2. Ядерные спины атомов биолиганда и их сверхтонкие структуры ЭПР [3]

Количество линий сверхтонкого взаимодействия можно определить по формуле: 2 NI + 1. N - количество эквивалентных ядер, а I - спин. Например, неспаренный электрон на V 4 + испытывает I = 7/2 от ядра ванадия. Мы видим 8 линий из спектра ЭПР. При взаимодействии с одним ядром каждая линия имеет одинаковую интенсивность. При взаимодействии с более чем одним ядром относительная интенсивность каждой линии определяется количеством взаимодействующих ядер. Для наиболее распространенных ядер I = 1/2 интенсивность каждой линии соответствует треугольнику Паскаля, который показан ниже:

Рисунок 3.Треугольник Паскаля

Например, для • CH 3 сигнал радикала разбивается на 2N I + 1 = 2 * 3 * 1/2 + 1 = 4 линии, соотношение интенсивностей каждой линии составляет 1: 3: 3: 1. Спектр выглядит так:

Рис. 4. Смоделированный спектр ЭПР радикала • CH 3 . en.Wikipedia.org/wiki/File:EPR_methyl.png

Если электрон связывается с несколькими наборами ядер, сначала мы применяем правило связи к ближайшим ядрам, затем мы разделяем каждую из этих линий, связывая их со следующим ближайшим ядра и т. д.Для метоксиметильного радикала H 2 C (OCH 3 ) в спектре имеется (2 * 2 * 1/2 + 1) * (2 * 3 * 1/2 + 1) = 12 линий, спектр выглядит так:

Рис. 5. Смоделированный спектр ЭПР радикала H 2 C (OCH 3 ). http://en.Wikipedia.org/wiki/File:EP...hoxymethyl.png

Для I = 1 относительные интенсивности соответствуют этому треугольнику:

Рис. 5. Относительные интенсивности каждой линии при I = 1

. Спектры ЭПР имеют очень разные формы линий и характеристики в зависимости от многих факторов, таких как взаимодействия в спиновом гамильтониане, физическая фаза образцов, динамические свойства молекул.Чтобы получить информацию о структуре и динамике из экспериментальных данных, в значительной степени полагаются на спектральное моделирование. Люди используют моделирование для изучения зависимостей спектральных характеристик от магнитных параметров, для прогнозирования информации, которую мы можем получить в результате экспериментов, или для извлечения точных параметров из экспериментальных спектров.

Моделирование EasySpin

Многие методы были разработаны для моделирования спектров ЭПР. Доктор Стефан Столл написал EasySpin, вычислительный пакет ЭПР для спектрального моделирования.EasySpin основан на Matlab, среде численных вычислений и языке программирования четвертого поколения. EasySpin - это мощный инструмент для спектрального моделирования ЭПР. Он может моделировать спектры в самых разных условиях. Некоторые функции показаны ниже:

Спектральное моделирование и функции подгонки:

  • чеснок: непрерывный ЭПР (изотропный и быстрый)
  • чили: cw EPR (замедленная съемка)
  • перец: cw EPR (твердое тело)
  • соль: ENDOR (твердое состояние)
  • шафран: импульсный EPR / ENDOR (твердотельный)
  • esfit: аппроксимация методом наименьших квадратов

Чтобы узнать больше, посетите EasySpin: http: // www.easyspin.org/.

Список литературы

  1. Дикус, М.М .; Конлан, А .; Нечуштай, Р .; Дженнингс, П.А.; Паддок, М.Л .; Britt, R.D .; Столл С. Дж. AM. ХИМ. SOC. 2010, 132, 2037–2049
  2. Хаген, W.R. 2009. Биомолекулярная спектроскопия ЭПР. Бока-Ратон: CRC Press.
  3. Хаген, W.R. Dalton Trans., 2006, 4415–4434
  4. Stoll, S., Schweiger, A. Журнал магнитного резонанса 178 (2006) 42–55

Проблемы

  1. Если есть один неспаренный электрон в Cu 2 + (I = 3/2) и ион меди координирован одним атомом азота (I = 1) и одним OH- (I = 1/2), сколько линий можно ожидать в спектре ЭПР? ((2 * 1 * 3/2 + 1) * (2 * 1 * 1 + 1) * (2 * 1 * 1/2 + 1) = 24)
  2. Для радикала магнитное поле 3810 Гс, частота СВЧ 9600 МГц.{-1}} = 1,800 \]

    Авторы и авторство

    • Пей Чжао (Калифорнийский университет, Дэвис)

    Изменение давления в двигателе - EPR

    Самые современные пассажирские и военные самолеты оснащены двигателями газотурбинные двигатели, которые также называют реактивные двигатели. Первый и самый простой вид газовой турбины турбореактивный.

    На этом слайде мы показываем, как давление потока изменяется через типичный турбореактивный двигатель. Давление обозначено синим цветом. указывает самое низкое давление, а белый - самое высокое давление.Воздух введен в турбореактивный двигатель через входной патрубок слева от компьютерного рисунка. В задней части воздухозаборника воздух поступает в компрессор. Компрессор действует как множество рядов аэродинамических поверхностей, каждый из которых ряд, производящий небольшое увеличение давления. На выходе из В компрессоре воздух находится под гораздо более высоким давлением, чем в свободном потоке. В горелка небольшое количество топлива в сочетании с воздухом и воспламеняется при почти постоянном давлении. Уход горелки, горячий выхлоп пропускается через турбину.Энергия извлекается из потока турбиной, чтобы включить компрессор, связанный с турбиной центральным валом. Некоторое давление теряется в горячем выхлопе во время этот процесс, но давление на входе в сопло еще больше чем свободный поток. Затем сопло преобразует высокое давление и температура в высокую скорость. Поскольку скорость на выходе больше скорости набегающего потока, тяга создан, как описано, тяга уравнение.

    Соотношение давлений в двигателе (EPR) определяется как общее степень сжатия в двигателе.Используя нашу станцию система нумерации, EPR - отношение общего давления в форсунке pt8 к торцу компрессора полное давление pt2 . EPR можно легко измерить на работающем двигателе и отображается пилоту на циферблате в кабине. Вот почему коэффициент не определяется по свободному потоку. условия. Общие потери давления на входе не содержатся в EPR . Но если мы знаем EPR , потери на входе и соответствующий температурный коэффициент двигателя, ETR , мы можем легко определить тягу двигатель с использованием форсунки информация и уравнение тяги.В EPR - это просто произведение степени давления во всех компоненты двигателя.

    EPR = pt8 / pt2 = (pt3 / pt2) * (pt4 / pt3) * (pt5 / pt4) * (pt8 / pt5)

    EPR = степень давления компрессора * степень давления горелки * степень давления турбины * степень сжатия сопла

    Для данной конструкции двигателя мы можем определить коэффициент давления каждого компонента, как указано для каждого компонента термодинамические слайды.

    Вот анимированная версия рисунка:

    Вы можете исследовать изменение давления в двигателе. используя EngineSim интерактивный Java-апплет.Вы можете варьировать производительность любой из частей двигателя и исследовать влияние на тягу и расход топлива. EngineSim также может отображать вариации давления через двигатель.


    Действия:



    Экскурсии с гидом
    • EngineSim - Симулятор двигателя:
    • Уравнение тяги:

    Навигация ..


    Руководство для начинающих Домашняя страница

    5 причин, по которым EPR - это решение для вторичной переработки пластмасс

    Дебаты о расширении ответственности производителя за упаковку - подход, при котором компании, производящие потребительские товары, оплачивают часть или все затраты на управление упаковочными материалами - бушуют в США.С. более шести лет.

    За это время UPSTREAM организовала, способствовала и участвовала в многочисленных диалогах и форумах с потребительскими брендами, политиками, группами общественных интересов, местными органами власти, поставщиками упаковки, а также компаниями по переработке и переработке отходов. В то время как многие затронутые компании, производящие потребительские товары, столкнулись с серьезным противодействием, также наблюдался медленный, но устойчивый рост поддержки со стороны местных властей и правительств штатов, а также рост открытости со стороны других секторов бизнеса, особенно в прошлом году.

    Ниже мы подробно рассказываем об этом росте признания EPR в США и объясняем, почему у сектора переработки пластмасс есть веские причины принять участие в этой политике.

    Местные органы власти в сложившихся условиях

    Три основных фактора вызывают повышенное внимание к РОП: рынки вторичного сырья испытали быстрый спад и общую неопределенность; изменение состава потока упаковочных материалов было определено переходом от традиционных материалов, пригодных для вторичной переработки, к недорогим гибким пластиковым упаковочным материалам; и растет понимание того, что местные органы власти сталкиваются с повышенными расходами в связи с загрязнением пластиком.

    Эти факторы означают, что местные органы власти все больше зависят от растущих затрат на управление упаковочными материалами, особенно пластмассами. Текущий спад на рынках вторичной переработки помог привлечь внимание к тому факту, что налогоплательщики и налогоплательщики несут основной риск любого снижения стоимости собранного материала. Когда рынки вторичного сырья падают, требуется дополнительное субсидирование налогоплательщиками или налогоплательщиками общественных программ утилизации. В эпоху непрекращающихся бюджетных кризисов ценность вторичной переработки все чаще ставится под сомнение, и некоторые общины обнаружили элементы своих программ утилизации на рубках.

    Это основной аргумент в пользу EPR. Системы, финансируемые производителями, обычно лучше финансируются и управляются в целом и, следовательно, более устойчивы в условиях падающих рынков. В системе РОП риск падения или коллапса рынков лежит на промышленности, а не на сообществах.

    Кроме того, все большее внимание уделяется растущим расходам на обращение с пластиком в окружающей среде. Например, в отчете Совета по защите природных ресурсов за 2013 год было подсчитано, что затраты на борьбу с мусором и загрязнением окружающей среды пластиком в Калифорнии составляют почти 500 миллионов долларов в год.Ценник и логистические проблемы, связанные с упаковочными материалами - за счет сбора, переработки, утилизации, очистки водных путей и пляжей, подметания улиц, улавливания ливневых стоков, а также информационно-просветительской работы и образования - растут. По этим и другим причинам местные органы власти начинают обращать внимание на компании, производящие упаковку, в первую очередь, чтобы они платили свою справедливую долю в управлении материалом.

    Кампании по грязи против всемирно принятой стратегии

    EPR для программ упаковки является наиболее распространенной политикой EPR в мире, превосходящей по количеству финансируемые производителями программ для электроники, бытовых опасных отходов или других материалов.Согласно исследованию, проведенному при поддержке Организации Объединенных Наций в 2014 году, более 1 миллиарда человек во всем мире живут в юрисдикциях, где компании по производству потребительских товаров оплачивают часть или все расходы по сбору и переработке упаковки. единственная страна из 34 членов Организации экономического сотрудничества и развития (ОЭСР), которая, как многие считают, представляет «развитые страны», не имеет установленных программ РОП для упаковки. Даже страны, не входящие в ОЭСР, включая Россию, Тайвань и несколько стран Южной Америки, прошли и реализуют программы РОП.Рядом с домом подавляющее большинство канадских провинций имеют EPR для упаковки, в том числе Британская Колумбия, Манитоба, Онтарио, Квебек и Саскачеван.

    Но в США торговые ассоциации, представляющие потребительские бренды, эффективно блокируют все попытки продвигать политику вперед. В то время как их компании-члены финансируют системы РОП по всему миру, торговые ассоциации, такие как Американский институт упаковки и окружающей среды (AMERIPEN) и Ассоциация производителей бакалеи , категорически выступают против законодательства здесь, руководствуясь философией, согласно которой утилизация упаковки, переработка и Расходы на уборку мусора должны быть исключительной ответственностью правительства.

    На сегодняшний день основной стратегией этих групп является тактика запугивания. В недавнем сообщении в блоге AMERIPEN Линн Дайер , президент Foodservice Packaging Institute (FPI), написала: «То, что мы видели на сегодняшний день в отношении EPR для упаковки, относилось ко всей упаковке, а не только к одному материалу. или один товар. На сегодняшний день EPR может быть самой серьезной угрозой для упаковки ».

    Сообщение о том, что РОП является «угрозой» для роста бизнеса, является сплоченным кличем торговых ассоциаций в адрес местных предприятий в штатах, рассматривающих политику РОП.Они работают, чтобы организовать государственные и местные бизнес-ассоциации, чтобы предупредить своих членов, изображая EPR как еще один «налог» или «регулирование бизнеса».

    Эти клеветнические кампании могут быть очень эффективными. Во время недавних слушаний в этом штате несколько компаний-поставщиков упаковки из Род-Айленда заявили, что выступили против законодательства по EPR, заявив, что закон выведет их из бизнеса. Джон Килмартин , президент Interpak , сказал: «Если этот закон будет принят, на следующий день я куплю несколько авиабилетов», подразумевая, что компания покинет штат.

    Но это противостояние было основано на целенаправленной дезинформации. Эти местные предприятия ошибочно заставили поверить в то, что им придется вносить взносы в программу EPR, тогда как на самом деле ответственность за это будут нести потребительские бренды и компании, работающие в сфере общественного питания.

    Естественные сторонники оставили в замешательстве

    Эта дезинформация особенно коварна, потому что одними из крупнейших бенефициаров политики РОП являются поставщики упаковки и материалов. Эти предприятия могут получить доступ к значительно большему количеству переработанных материалов, чтобы соответствовать стандартам переработанного содержимого, требуемым их клиентами.Кроме того, EPR поможет повысить уровень утилизации их собственных продуктов - основная цель устойчивого развития для многих компаний.

    Столкнувшись с необходимостью включать переработанное содержимое, улучшать показатели переработки и предотвращать образование мусора, многие крупные компании, поставляющие упаковку и материалы, хотят, чтобы были приняты политики, которые могут помочь в достижении этих целей. Такая политика включает в себя оплату по факту выброса (при которой жители платят больше за большие тележки для мусора), запреты на свалки вторсырья, финансовые стимулы, такие как хранение контейнеров (для поставщиков стекла, ПЭТ и алюминия) и РОП для упаковки.К сожалению, когда цели поставщиков упаковки в отношении вторичной переработки вступают в противоречие с целями их клиентов (потребительских брендов и предприятий общественного питания), интересы последней группы побеждают. По этой причине осторожно поддерживающие поставщики упаковки и материалов остались в стороне в дебатах по политике РОП, в то время как их клиенты развернули кампании оппозиции.

    Напротив, европейские партнеры американских торговых ассоциаций потребительских товаров в значительной степени поддерживают EPR для упаковки и продвижения экономики замкнутого цикла.Вот что говорит по этому поводу Европейская организация по упаковке и окружающей среде (EUROPEN): «EPR для упаковки в Европе предлагает гораздо более определенное будущее для всего сектора упакованных товаров. Это гораздо менее затратно для потребителей и общества в целом и является предпочтительным политическим инструментом для промышленности, позволяющим стимулировать восстановление и переработку… темпов ».

    В Европе глобальные компании приняли РОП как приемлемую стоимость ведения бизнеса и ответственности корпоративных граждан.Сейчас они работают над тем, чтобы использовать свой рычаг для оптимизации существующих систем, повышения производительности, внедрения принципов циркулярной экономики и сокращения затрат.

    Но в США эти компании решили, что лучше бороться за сдерживание EPR, чем сотрудничать с местными органами власти и правительствами штатов в разработке систем 21-го века для проектирования упаковочных материалов и управления ими. Этот аргумент основан исключительно на том, что местные налогоплательщики возьмут на себя полную сумму, что позволит многонациональным корпорациям предотвратить новые расходы.Если они могут оставить местные органы власти в качестве единственной ответственной стороны за очистку упаковочных материалов, зачем раскачивать лодку?

    Теперь давайте посмотрим, как все это влияет на сектор управления отходами. С перспективой появления в США упаковочных систем EPR компаниям, занимающимся утилизацией и переработкой отходов, также пришлось оценить, что это будет значить для их бизнес-моделей. Сегодня в США компании по переработке отходов заключают контракты с городскими и муниципальными властями на сбор, утилизацию или переработку упаковочных материалов.В рамках перспективных систем РОП их деловые отношения потенциально могут измениться для обслуживания консорциумов производителей - или сторонних организаций, представляющих более широкие интересы, - стремящихся выполнить установленные законом цели по переработке и сокращению мусора при минимизации затрат.

    Заключение контрактов поставщиков с местными органами власти в корне отличается от работы с частным сектором. Неуверенность в том, что это изменение может означать для перевозчиков и переработчиков мусора, вызвала озабоченность по поводу реализации РОП, в большей степени, чем общая концепция.

    Однако EPR создает новые возможности для предпринимательства, а также потенциально способствует расширению конкуренции за услуги по транспортировке, сортировке и переработке. Чтобы достичь установленных законом целей по переработке, производителям необходимо будет утилизировать большое количество качественных материалов, что потребует увеличения инвестиций и спроса на инфраструктуру для утилизации. Такие улучшения могут материализоваться в виде закупки тележек, сбора на дому, услуг для нескольких семей, строительства MRF и т. Д. - все это принесет пользу компаниям, занимающимся утилизацией и переработкой отходов.

    Недавняя реализация программы EPR для упаковки в Британской Колумбии представляет собой полезный пример. Требования к производителям по соблюдению целевых показателей утилизации создали возможности для компаний, занимающихся утилизацией и переработкой отходов, для внедрения инноваций и удовлетворения потребностей в расширенной инфраструктуре и услугах. Это привело к тому, что три канадские компании объединились в Green by Nature , которая выиграла крупный контракт и значительно расширяет свою деятельность, чтобы удовлетворить возросший спрос.

    Некоторые бренды начинают показывать смены

    Несмотря на сопротивление организованных торговых ассоциаций, появились признаки изменения взглядов некоторых потребительских брендов на общую концепцию РОП.Корпоративная Америка, наконец, продемонстрировала некоторое движение в 2014 году, объявив о добровольных усилиях по управлению продуктами, таких как Closed Loop Fund и The Recycling Partnership . Крупные бренды и поставщики упаковки сейчас вкладывают миллионы долларов в обе инициативы, которые предоставляют ссуды, гранты и техническую помощь местным органам власти, чтобы способствовать вторичной переработке.

    Хотя это важные события и демонстрируют, что давление со стороны законодательства окупается, финансирование, предоставляемое этими добровольными программами, - это капля в море по сравнению с тем, что действительно необходимо для стимулирования переработки в США.S. Например, Closed Loop Fund стремится привлечь 100 миллионов долларов от компаний для предоставления ссуд местным органам власти, чтобы стимулировать переработку, но по-прежнему несет ответственность за управление упаковочными материалами. Однако анализ UPSTREAM за 2014 год показал, что только налогоплательщики Нью-Йорка платят 600 миллионов долларов каждый год за упаковку и печатную бумагу.

    Nestle Waters была одним из немногих решительных сторонников EPR для упаковки потребительских товаров. В последние шесть месяцев публичные заявления как Coca-Cola , так и Unilever также подразумевали поддержку этой концепции, но до сих пор ни одна из компаний не желала активно работать над законодательством, введенным в различных странах.С. констатирует за последние несколько лет.

    Хотя производители потребительских товаров не хотят платить за управление материалами, которые они размещают на рынке, они также должны понимать, что системы EPR действительно предлагают им долгосрочную окупаемость инвестиций. Несмотря на спад на рынках, создающий низкие цены на первичные материалы, крупные бренды, которые продемонстрировали свою приверженность переработанному содержанию в упаковке, оказались устойчивыми, а это означает, что эти владельцы брендов и их продавцы упаковки по-прежнему заинтересованы в цепочке поставок переработанных материалов.Большая заинтересованность в том, насколько хорошо функционирует система снабжения, является хорошей мотивацией для компаний быть более открытыми для РОП.

    Аналогичным образом, для материалов, которые в настоящее время не подлежат вторичной переработке, таких как упаковка для пищевых продуктов, кубки K-Cups и другие предметы, потребуется много времени, чтобы установить такую ​​возможность вторичной переработки, если компаниям и их торговым ассоциациям придется медленно и мучительно решать проблемы. в дезагрегированной системе. EPR может быстро изменить эту проблему и создать финансирование, стандарты и экономию за счет масштаба, необходимые для сбора, переработки и сбыта материалов, ранее не пригодных для вторичной переработки.

    Выход из тупика

    EPR может принести много пользы США, включая более низкие затраты для местных органов власти, значительно увеличившие объемы переработки и поставку переработанных материалов, большую возможность вторичной переработки для более широкого спектра продуктов, финансирование для предотвращения и смягчения загрязнения пластиком и многое другое. возможности для оптимизации системы. Чтобы преодолеть существующие препятствия, местным органам власти потребуется объединиться с экологическими организациями штата и поддерживающими его предприятиями для создания политического движения, которое может продвигать EPR вперед.

    Лидерам необходимо будет объединиться в различных секторах для разработки законодательства, отвечающего их потребностям, а также создания сильной политической силы в государственных учреждениях по всей стране. Кроме того, сторонникам необходимо будет выступить перед местными бизнес-ассоциациями и прямо заявить, что инициативы РОП не только помогают стимулировать переработку и предотвращать мусор, но также предоставляют услуги и льготы для бизнеса. При сильной местной поддержке политики РОП потребительские бренды и поставщики упаковки могут сделать шаг вперед, чтобы обеспечить учет своих интересов в любых надвигающихся разработках политики.

    В конце концов, реализация EPR для упаковки в США требует выработки общего понимания преимуществ системы для ключевых заинтересованных сторон, уравновешивания многочисленных интересов в регулирующем законодательстве и процессе реализации, а также формирования политической воли для продвижения концепции.

    Перепечатано с разрешения UPSTREAM and Plastics Recycling Update.

    Опубликовано 19 мая 2016 г. 7:00 EDT / 4:00 PDT / 12:00 BST / 13:00 CEST

    Что такое EPR и работает ли он вообще? | Dieline

    Скорее всего, вы уже знаете, что такое EPR - по крайней мере, вы наверняка сталкивались с ним раньше, осознавали вы это или нет.Сокращенно от «расширенной ответственности производителя», вы видели его и использовали с такими продуктами, как автомобильные аккумуляторы или старые телевизоры. Производители или производители конкретного продукта получают задание управлять концом жизненного цикла этих элементов. Это означает, что они должны заниматься обработкой или утилизацией постпотребительских продуктов, и с этой дополнительной ответственностью общая надежда состоит в том, что они с самого начала будут уделять больше внимания сокращению отходов, разрабатывая продукт и упаковку с учетом экологичности в разум.

    «По сути, он переносит расходы либо от города, поселка, либо от отдельного лица, которое договаривается о вывозе своих отходов или переработки, владельцу бренда, который фактически выпускает продукт на рынок», - пояснил Виктор Белл, управляющий директор компании в США. Environmental Packaging International / Соответствие требованиям Lorax.

    ОРЭД были начаты в Европе, а точнее в Швеции в 1990 году, и сегодня они являются обязательными во многих тамошних странах, а также на Ближнем Востоке. Такие страны, как Бразилия и Колумбия, начинают вводить ОРЭД, а в Китае и Индии они появятся в 2022 году.У нашего северного соседа, Канады, их куча (в отчетах говорится, что по крайней мере 200 программ), но они просто не совсем прижились здесь, в старых добрых США из A.

    .

    «Одна из трудностей с Соединенными Штатами заключается в том, что его придется принимать от штата к штату», - сказал Виктор. «В прошлом также было очень сильное лоббирование против этого, но сейчас мы наблюдаем большие изменения».

    Поскольку в последние годы потребители стали более экологичными, чем когда-либо прежде, крупные бренды решили дать большие обещания.К 2025 году McDonald’s хочет, чтобы вся упаковка производилась из возобновляемых, переработанных или сертифицированных источников. У Starbucks есть цели на 2030 год, включая переход на многоразовую упаковку и сокращение выбросов. Другие бренды, такие как Unilever, Aldi и The Estée Lauder Companies, дали аналогичные обещания, и по мере приближения этих дат бренды пытаются найти способы достижения своих целей.

    «Единственный способ, которым эти крупные компании могут взять на себя эти обязательства, - это обновить инфраструктуру, а также стоимость ее использования», - заявил Виктор.Вот тут и пригодится EPR.

    EPR может принимать разные формы, от утилизации до программы обратного выкупа, но одно из наиболее значительных движений в мире ERP называется эко-модуляцией. Бренды несут более высокие сборы за продукты, которые труднее перерабатывать или которые не так полезны для окружающей среды, будь то материалы или выбросы, необходимые для их транспортировки.

    Например, во Франции - стране, которую Виктор назвал «королем эко-модуляции», взимаются сборы за такие материалы, как упаковка из ПЭТ с минеральными замутнителями, стекло с немагнитной стальной системой закрытия или армированный картон.В то же время есть скидки на упаковку, изготовленную как минимум на 50% из переработанного материала, или переход на мономатериалы, которые значительно упрощают переработку.

    «Даже если вы делаете рекламу или размещаете на ней какой-то логотип утилизации», - добавил Виктор. "Если у вас есть реклама, в которой есть фраза" пожалуйста, утилизируйте ", бренд может получить еще один бонус".

    Вы можете найти яркий пример использования EPR в Канаде, особенно в Британской Колумбии, где EPR стоит всего 14,55 долларов США на душу населения.«Что они сделали, так это взяли на себя программы по переработке отходов в городах и поселках», - пояснил Виктор. «Все затраты на сбор и управление этим материалом оплачиваются за счет сборов, что является довольно низкими затратами на душу населения. Они, в свою очередь, объединили предприятия по переработке материалов и инфраструктуру, чтобы сделать ее более эффективной ».

    Более 1300 компаний, от Apple Canada до Procter & Gamble, объединили свои усилия для создания Recycle BC для утилизации бытовых отходов. На своих заводах бренды могут даже тестировать новые материалы - как это было в случае с Keurig, когда он захотел перейти на перерабатываемый материал для своих капсул, что позволило бы их перерабатывать по всей провинции.

    Виктор признался, что Британской Колумбии потребовалось некоторое время, чтобы достичь этой точки, начав цикл EPR еще в 2014 году. Но согласно отчету CSSA для стюардов за 2019 год, коэффициент извлечения материала в Британской Колумбии составляет 78,1%. Это самый высокий уровень переработки в стране.

    Увидим ли мы в ближайшее время обязательные РОП в США? В январе 2020 года Сенат Калифорнии проголосовал против EPR для компаний по производству напитков, но Виктор сказал, что интерес к нему по-прежнему растет, а также в таких местах, как Мэн и Нью-Йорк.«Мы уже видим ряд розничных торговцев и владельцев брендов, которые с подозрением относились к EPR, и теперь они более открыты для его принятия», - сказал он. Я думаю, мы увидим, как бренды возглавят эти усилия, чтобы продвинуться вперед из-за своих проблем ».

    «Они знают, что, если ничего подобного не произойдет, они не смогут достичь своих целей», - добавил он.

    EPR: хорошее, плохое и уродливое

    Примечание редактора: эта статья была написана Нилом Селдманом, соучредителем Института местного самообеспечения и директором инициативы «От отходов к богатству».Мнения, представленные в этой статье, не зависят от взглядов Waste Dive.

    Кто должен нести ответственность за жизненный цикл продукта, особенно за его прием, переработку и окончательную утилизацию? Как этот процесс может принести наибольшую пользу и есть ли несколько ответов? Будет ли переработка в США ограничена интересами корпораций по производству напитков, или ей удастся обеспечить более широкую переработку и нулевое количество отходов?

    Хорошо EPR

    Расширенная ответственность производителей (РОП) - хороший и важный политический инструмент для очистки отходов, производимых нашей экономикой.Когда Томас Линдквист впервые представил эту концепцию в Швеции в 1990 году, он предложил, чтобы производители и дистрибьюторы продуктов несли ответственность за срок службы своих продуктов и упаковки после того, как потребитель закончит с ними.

    Он предположил, что компании, ответственные за свою продукцию, упростят и оптимизируют эти продукты, сделав их более пригодными для вторичной переработки и / или повторного использования, а также менее дорогостоящими, тем самым сделав систему в целом менее расточительной и более эффективной. Промышленный контроль избавит города от затрат на утилизацию отходов, которые они не могут себе позволить.

    EPR действительно отлично зарекомендовал себя в применении к продуктам, представляющим опасность для населения, включая батареи, краску, ртутные выключатели, старые лекарства и медицинские острые предметы.

    Эти материалы опасны в сочетании с традиционным удалением твердых отходов и представляют угрозу для людей и окружающей среды. Кроме того, в отличие от традиционных продуктов и упаковок, их опасный характер не позволяет повысить их ценность за счет их повторного использования или переработки в местной экономике.Требование к производителям и дистрибьюторам удалить их, а когда возможно, даже изменить их конструкцию, чтобы снизить их риски, создает наилучшие преимущества для сообществ и окружающей среды.

    Плохой EPR

    Но EPR имеет сомнительную репутацию в обращении с продуктами, которые, хотя и не токсичны и не опасны, по-прежнему трудно контролировать на местном уровне. Это побудило штаты принять программы EPR, например, для ковров и матрасов. Однако эти потенциально хорошие программы РОП могут стать плохими из-за плохо продуманной реализации.

    В Калифорнии в соответствии с законом EPR для ковров была создана некоммерческая организация, контролируемая отраслью, для наблюдения за программой. Но корпоративные цели по максимизации прибыли не всегда совместимы с достижением наивысших экологических ценностей, и поэтому нельзя отказываться от общественного контроля.

    В случае с Калифорнией первоначальный план управления слишком сильно строил свою стратегию отвлечения на сжигании. В 2017 году штат внес в закон поправки, которые теперь препятствуют сжиганию отходов и устанавливают минимальные цели по рекуперации материалов, которые постепенно увеличиваются с течением времени.В случае с Калифорнией первоначальный план управления слишком сильно строил свою стратегию отвлечения на сжигании. В 2017 году штат внес в закон поправки, которые теперь препятствуют сжиганию отходов и устанавливают минимальные цели по рекуперации материалов, которые постепенно увеличиваются с течением времени.

    Калифорния, Род-Айленд и Коннектикут приняли законы EPR по матрасам. Они создали отраслевое некоммерческое агентство по управлению, в котором доминирует Международная ассоциация товаров для сна, которая представляет крупных производителей матрасов.Закон не оставляет места для представителей широких масс или представителей малого бизнеса, даже несмотря на то, что переработка матрасов зародилась на этих местных уровнях.

    В результате нехватка местных ресурсов позволила программам EPR матрасов поддержать компании, которые измельчают и сжигают материалы, что затрудняет доступ к матрасам и пружинным коробкам для предприятий, занимающихся интенсивной переработкой отходов. Когда у этих местных переработчиков / восстановителей действительно есть доступ к этим материалам, они перерабатывают более 90%, включая очень ценный хлопок, поролон и стальные рамы, а также тиковые (или текстильные покрытия) и дерево.

    Слишком часто законы EPR о коврах, матрасах и даже медицине в значительной степени полагаются на сжигание, чтобы просто избавиться от продуктов, а не уделять первоочередное внимание переработке и повторному использованию. Действительно, Швеция, где была основана концепция EPR, сжигает 50% своего потока отходов и в настоящее время фактически импортирует мусор из южноевропейских стран, чтобы поддерживать работу своих мусоросжигательных заводов.

    Барб Хезерингтон, предприниматель по переработке отходов и член-основатель Zero Waste Canada, указывает на «неотъемлемую связь между EPR и сжиганием.«Но« экологическая ответственность »должна заключаться в максимальном использовании ресурсов, присущих этим продуктам, а не просто в поиске способа« избавиться от них ».

    EPR для электронного лома также дал неутешительные результаты, требуя пересмотра законов по ряду очевидных причин. Во-первых, реализация закона о переработке электронного лома в Пенсильвании фактически привела к более высоким расходам, поскольку местные органы власти больше не могли взимать плату за сброс на складах агрегации. Государству пришлось вмешаться, чтобы предоставить фонды поддержки.

    Однако более серьезная проблема возникает, когда плохо спланированные законы об электронном ломе заменяют смежные социальные льготы, которые предоставляли традиционные переработчики. Например, законы EPR для электронного лома отдают предпочтение крупным OEM-производителям и их подрядчикам, что позволяет им немедленно монополизировать доступ к бывшим в употреблении машинам.

    Однако малые предприятия и некоммерческие предприятия, которые ранее занимались ликвидацией этого оборудования, сделали больше, чем просто отремонтировали, отремонтировали или утилизировали его. Они также обеспечивали работу и обучение работников из малообеспеченных сообществ, поощряя молодых людей приобретать навыки и компьютерную грамотность.Они продавали недорогие машины школам, общественным организациям и семьям, что позволяло волонтерам ежегодно выделять тысячи часов на обучение молодежи и частично занятых жителей. Они также часто предоставляют дополнительные социальные услуги, которые создают сильные сообщества, такие как планирование семьи, обучение уходу за детьми, управление бюджетом и домашним хозяйством, а также удаление бандитских татуировок.

    Некоммерческая организация RecyleForce Индианаполиса, например, нанимает и обучает бывших заключенных мужчин и женщин переработке электроники и сообщает, что эти сотрудники в этом случае гораздо успешнее возвращаются в свои общины, чем в среднем.Компания сообщает, что уровень рецидивов среди участников их программы составляет 25% по сравнению со средним показателем по стране 76,6%. Получение таких внешних выгод неоценимо для качества жизни сообщества и не должно приносить в жертву. Вместо этого хороший закон о РОП распознает их и внесет их в реализацию.

    Уродливое ЭПР

    Уродливая сторона EPR проявляется в попытках Pepsi, Coca Cola и Nestlé распространить EPR на все материалы для печати, бумаги и упаковки (PPP).Они учреждают программы РОП, управляемые исключительно контролируемыми ими агентствами, со структурой, которая придает «силу закона» их политике.

    Другими словами, граждане откажутся от своего права голоса при принятии решений по обращению с твердыми отходами и их переработке и будут вынуждены полагаться на действия потребителей при решении вопросов, связанных с указаниями индустрии напитков. Действительно, давление со стороны потребителей может быть эффективным, как мы видели на примере McDonald's, Dunkin 'Donuts и других компаний, добровольно отказывающихся от упаковки из полистирола для пищевых продуктов.Но давление потребителей не заменяет права граждан на голосование. Как сказала Стейси Митчелл, содиректор ILSR: «Наши гражданские мускулы намного сильнее, чем мускулы потребителя».

    Мэри Лу Ван Девентер, операционный менеджер Urban Ore Ecopark в Беркли, Калифорния, называет EPR для ГЧП «враждебным поглощением американской индустрии вторичной переработки» доминирующими корпорациями по производству напитков. Ван Девентер предваряет свое выступление, акцентируя внимание на успехе переработки вторичного сырья в США в создании более 1,5 миллиона рабочих мест через 60 000 компаний и 40 000 государственных программ, что принесло отрасли 300 миллиардов долларов продаж.Этот успех и эта отрасль окажутся под угрозой при EPR в индустрии напитков.

    Традиционный сектор вторичной переработки разнообразен, он состоит из компаний по сбору отходов, производителей, покупателей, правительств и организованных граждан, выступающих против устранения местного контроля над принятием решений. План EPR компаний по производству напитков предусматривает перевод муниципальных работников и работников, входящих в профсоюзы, в новые корпорации с пониженной заработной платой и льготами, а иногда и временным статусом работы.

    Дальнейшая критика исходит от активистов утилизации, которые видят «скрытую» кампанию, направленную на подрыв законодательства об утилизации и, в частности, о сдаче контейнеров.Компании по производству напитков использовали некоммерческие экологические организации для продвижения своей политики, а также наняли бывших законодателей штата для лоббирования своих бывших коллег, основываясь на беседах, которые я вел с источниками. Во-первых, природоохранные организации и организации по переработке отходов и выборные должностные лица держались в неведении относительно законодательства о ГЧП в сфере EPR. Когда это не удалось, компании открыли вращающуюся дверь для вакансий и консультаций. Для преодоления сопротивления законам о ГЧП в сфере РОП был сформирован Национальный попечительский совет действий.

    Что наиболее важно, предлагаемый ОРЭД, в котором доминируют компании, остановит все шансы граждан на участие на местном уровне, тем самым устранив истинный двигатель переработки отходов в США: стремление граждан к «большему» - больше материалов, больше домохозяйств, больше повторно используемых ресурсов и переработанные - чтобы продолжить преобразование сегодняшних программ переработки для достижения цели нулевого количества отходов. Уже сейчас массовая агитация запретила продажу продуктов (полиэтиленовые пакеты, полистирольные стаканы) в некоторых регионах и приняла законы о минимальном содержании, которые требуют использования переработанных материалов в новых продуктах.

    Что будет дальше?

    Теперь активисты нацелились на пластиковые соломинки, крышки от бутылок и пакетики для чая / кофе. Это может показаться безобидным, но эта мелочь потока отходов сходится в наших ручьях, реках и океанах с серьезными последствиями. Закон о сборке Калифорнии 2779 требует, чтобы одноразовые пластиковые контейнеры для напитков имели фиксируемую крышку. Привязанные колпачки останутся прикрепленными к бутылкам, помогая гарантировать, что пластиковые отходы попадут в переработчик.

    Еще большую угрозу для нынешних производственных норм представляет растущий призыв запретить одноразовые (односторонние) пластмассовые изделия как средство остановить загрязнение пластиком и сократить количество первичного пластика, производимого во всем мире.Эти требования к мелочам в потоке отходов определяют эволюцию движения по переработке отходов в США, которое началось в конце 1960-х годов, до движения за нулевые отходы, инициированного в США в 1995 году компаниями Urban Ore, Grass Roots Recycling Network и ILSR.

    Крупные и мелкие корпорации противостоят планам гигантов индустрии напитков по установлению национальной гегемонии над вторичной переработкой. Транспортные компании опасаются потери текущих контрактов. Сотни компаний и их торговые ассоциации выступили против этого ненужного контроля.Несмотря на два года усилий Министерства энергетики и окружающей среды Коннектикута (DEEP) и некоммерческих организаций, продвигающих расширенную ответственность производителей за ГЧП, их предложение недавно было отклонено.

    Подход EPR для PPP полон лицемерия. Одна из старейших и лучших форм РОП - это закон о хранении бутылок или контейнеров. Этот подход EPR, действующий в 10 штатах, обеспечивает получение самых чистых перерабатываемых материалов, практически не требует государственных затрат и очень эффективен.Тем не менее, программа EPR for PPP для индустрии напитков предназначена для прекращения любых новых счетов за бутылки и отмены существующих. Эти компании по розливу имеют идеологию противодействия депозитам в контейнерах, сродни религиозному рвению.

    Возможно, самый разительный недостаток гамбита EPR – PPP состоит в том, что он оказался неэффективным. В Германии, где РОП для ГЧП действует на протяжении десятилетий, действительно наблюдается рост отходов упаковки на душу населения.

    Наконец, несмотря на заявленную цель EPR - стимулировать модернизацию продуктов и упаковок для увеличения вторичной переработки и повторного использования, нет никаких доказательств того, что произошла какая-либо модернизация, кроме новых этикеток и «облегчения», что является разумным шагом для использования более легких материалов упаковка и продукты.Это не то, что рекламируют сторонники РОП для ГЧП.

    Учитывая финансовые недостатки и недостатки модернизации, а также угрозу того, что РОП – ГЧП подорвет усилия граждан по «большей» переработке, повторному использованию и обезвреживанию потока отходов, почему РОП для ГЧП привлекателен для некоторых местных органов власти?

    Безусловно, соблазнительная привлекательность «бесплатной» переработки вызвала интерес. Скрытность в представлении радикального предложения, тактика «приманки и подмены», дезинформация о предложениях с высоким риском и активное лоббирование до сих пор стимулировали EPR – PPP.Но недавние события в Калифорнии и Коннектикуте показывают, что традиционные ценности американской системы вторичной переработки на низовом уровне не изменились. 40-летний импульс, созданный за счет демократических организаций граждан и экологических групп, малого бизнеса, сотрудников местных органов власти и прогрессивных выборных должностных лиц, будет продолжаться.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *