Die Elektronenspin-Resonanz (engl. electron paramagnetic resonance, EPR) gehört zusammen mit der bekannteren Kernspin-Resonanz (engl. nuclear magnetic resonance, NMR) zu den Methoden der magnetischen Resonanz.

Beide Methoden beruhen auf der Ausrichtung des Spins (Elektronen- oder Kernspin) in einem äußeren Magnetfeld und der Möglichkeit, durch elektromagnetische Strahlung entsprechender Wellenlänge (Mikrowelle in der EPR, Radiofrequenz in der NMR) zwischen diesen Einstell-Möglichkeiten Übergänge zu induzieren.

Beim Anlegen eines statischen Magnetfeldes B₀ gibt es für einen Elektronenspin S, der mit einem magnetischen Moment <latex>\mu=-g\mu_BS</latex> verknüpft ist, zwei Einstellmöglichkeiten für die Komponente des magnetischen Moments bezüglich der Richtung des Feldes B₀, die sich energetisch um

<latex> \Delta E = g\mu_BB_0 </latex>

unterscheiden. μB ist das Bohrsche Magneton und g der molekülspezifische, dimensionslose g-Faktor. In Abhängigkeit vom angelegten Magnetfeld kann man mit senkrecht zu B₀ polarisierten Mikrowellen magnetische Dipolübergänge induzieren und dabei den Spin umklappen. Die Resonanzbedingung lautet dann

<latex> h\nu = g\mu_BB_0 </latex>

Eine graphische Veranschaulichung des Resonanzphänomens der magnetischen Resonanz liefert die folgende Abbildung.

Es gibt eine Reihe verschiedener Verfahren innerhalb der EPR (cw und gepulst, zeitaufgelöst, Doppelresonanz-Methoden etc.), von denen im Folgenden diejenigen herausgegriffen werden, die im Rahmen der hier durchgeführten Forschung Verwendung finden.

Ein direktes Verfahren zur Beobachtung der Spindynamik und der Elektronenspinpolarisation (ESP) bei der Entstehung gekoppelter Radikalpaare ist die transiente EPR-Spektroskopie. Meßgröße ist die zeitliche Entwicklung der transienten Magnetisierung.

Hauptartikel: zeitaufgelöste (transiente) EPR

Ein wichtiges Verfahren zur direkten Messung der Hyperfein-Wechselwirkung ist die Elektron-Kern-Doppelresonanz (engl. electron nuclear double resonance, ENDOR). Hierbei wird ein durch einen eingestrahlten Radiofrequenz-Puls erzeugter Kernspin-Übergang mithilfe der EPR detektiert.

Hauptartikel: ENDOR

Besonders zur Vermessung von Abständen eignet sich die Elektron-Elektron-Doppelresonanz (engl. electron electron double resonance, ELDOR). Dabei wird ein Elektronenübergang angeregt und die Auswirkung auf ein anderes, gekoppeltes Elektron beobachtet.

Eine Übersicht über die magnetischen Wechselwirkungen eines Spinsystems inklusive ihrer Größenordnungen gibt die folgende Abbildung.

Die folgende Liste will keinesfalls vollständig sein, sondern nur einen ersten Startpunkt für den interessierten Leser bieten.

• Hoff, Arnold J. (Hg.) (1989): Advanced EPR. Applications in Biology and Biochemistry, Elsevier, Amsterdam
• Atherton, N. M. (1993): Principles of Electron Spin Resonance, Ellis Horwood Ltd., Chichester, England
• Carrington, Alan; McLachlan, Andrew D. (1967): Introduction to Magnetic Resonance. With Applications To Chemistry and Chemical Physics, Harper & Row, New York
• Schweiger, Arthur; Jeschke, Gunnar (1991): Principles of pulse electron paramagnetic resonance, Oxford University Press, Oxford
• Weil, John A.; Bolton, James R.; Wertz, John E. (1994): Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, John Wiley & Sons, Inc., New York
• Weil, John A.; Bolton, James R. (2007): Electron Paramagnetic Resonance: Elementary Theory and Practical Applications, PUBLISHER, Hoboken, New Jersey

• Gemperle, C.; Schweiger, A. (1991): Pulsed Electron-Nuclear Double Resonance Methodology, Chem. Rev. 91:1481-1505
• Schweiger, A. (1991): Puls-Elektronenspinresonanz-Spektroskopie: Grundlagen, Verfahren und Anwendungsbeispiele, Angew. Chem. 103:223-250
• Schweiger, A. (1991): Pulsed Electron Spin Resonance Spectroscopy: Basic Principles, Techniques, and Examples of Applications, Angew. Chem. Int. Ed. 30:265-292

• Goldman, Maurice (2001): Formal Theory of Spin–Lattice Relaxation, J. Magn. Reson. 149:160-187

• http://epr.muohio.edu/index.php/experiments/
• http://www.bruker-biospin.com/pulsetheory.html

• Gunnar Jeschke: Einführung in die ESR-Spektroskopie, Mainz 1998
  Vorlesungsskript aus dem SS 1998 an der Uni Mainz, gut lesbare, deutschsprachige Einführung in die wesentlichen Gebiete der EPR, PDF-Datei, 1,7 MB

• C.P. Poole, Jr. (1967): Electron Spin Resonance. Dover, reprint 1996
• F. Schneider, M. Plato (1971): Elektronenspin-Resonanz. Experimentelle Technik. Thiemig, München