Elektronų sukimosi rezonansas (ESR) yra tam tikra spektroskopijos forma, naudojama paramagnetinėms medžiagoms – medžiagoms, kurios tampa magnetinės, kai jas veikia išorinis magnetinis laukas. ESR taip pat vadinamas elektronų paramagnetiniu rezonansu arba EPR. Elektronų sukimosi rezonansas turi daugybę pritaikymų chemijoje ir biologijoje ir netgi naudojamas tokiose srityse kaip kvantinė kompiuterija.
Elektronas neša krūvį ir sukasi. Todėl jis sukelia magnetinį momentą. Įdėjus į išorinį magnetinį lauką, elektrono magnetinis momentas susilygins su magnetinio lauko kryptimi. Taip pat įmanoma, kad elektronas išsilygintų priešinga magnetinio lauko kryptimi, tačiau tam reikia daugiau energijos ir tai nėra natūrali elektrono būsena. Tai yra mokslinis elektronų sukimosi rezonanso pagrindas.
Esant ESR, medžiaga su molekulėmis, turinčiomis papildomų arba nesuporuotų elektronų, patenka į magnetinį lauką ir energija, dažniausiai mikrobangų pavidalu, patenka į ją. Nesuporuoti elektronai sugers elektromagnetinę energiją ir pereis į aukštesnės energijos būseną, iš naujo suderindami savo magnetinius momentus, kad jie būtų priešingi išoriškai taikomam magnetiniam laukui. Elektronų sugertos energijos dažnis rodo molekulės, prie kurios jie yra prijungti, cheminę struktūrą. Tokiu būdu elektronų sukimosi rezonansas gali būti naudojamas skirtingų medžiagų cheminei sudėčiai nustatyti.
Labai svarbu, kad medžiaga turėtų nesuporuotų elektronų. Taip yra todėl, kad suporuoti elektronai pagal Pauli išskyrimo principą turės priešingų krypčių sukimąsi ir todėl neturės grynojo magnetinio momento. Šios medžiagos yra žinomos kaip diamagnetinės ir netinka ESR.
Kaip ir naudojant kitus rezonanso spektroskopijos metodus, elektronų sukimosi rezonanse naudojamiems elektronams turi būti leista atsipalaiduoti ir grįžti į žemesnės energijos būsenas. Jei ne, visi elektronai bus sužadinti ir tolesnė absorbcija nebus įmanoma. Tokiu atveju nebus ką matuoti ir dėl to nebus gaunamas signalas. Sukimosi gardelės atsipalaidavimas, kai elektronas suteikia energiją savo aplinkai, ir sukimosi atsipalaidavimas, kai elektronas suteikia energiją kitam elektronui, yra du būdai, kuriais gali įvykti atsipalaidavimas.
ESR ypač tinka aptikti laisvuosius radikalus, kurie yra labai reaktyvių molekulių rinkinys su nesusijusiais elektronais. Yra žinoma, kad laisvieji radikalai yra daugelio ligų, apsinuodijimų ir net vėžio priežastis. Jie taip pat sukelia danties emalio irimą žinomu greičiu, o tai reiškia, kad elektronų sukimosi rezonansas gali būti naudojamas dantų datavimui ir, atitinkamai, žmonėms. Laisvųjų radikalų perteklius taip pat yra aluje ir vyne, kurių galiojimo laikas pasibaigęs.
ESR taip pat yra pirmaujanti kandidatė į keletą pažangiausių technologijų. Tai apima dirbtinę fotosintezę ir kvantinį skaičiavimą. Pastarajame, tiksliai sureguliavus ESR, kad jis veiktų su vienu elektronu, o ne su elektronų grupe, galima sukurti loginius užtvarus, atitinkančius elektrono magnetinio momento energijos būsenas.