Phức hợp điện từ paramagnetic điện tử (EPR) hoặc quang phổ cộng hưởng điện tử (ESR) là một phương pháp nghiên cứu vật liệu với các electron không tương xứng. Các khái niệm cơ bản của EPR tương tự như các phép cộng hưởng từ hạt nhân (NMR), nhưng nó là spin điện tử được kích thích thay vì các spin của hạt nhân nguyên tử. Phổ quang EPR đặc biệt hữu ích cho việc nghiên cứu phức chất kim loại hoặc các gốc hữu cơ. EPR lần đầu tiên được quan sát thấy tại trường đại học Kazan State University bởi nhà vật lý Liên Xô Yevgeny Zavoisky vào năm 1944 [2] và được Brebis Bleaney tại Đại học Oxford phát triển độc lập cùng lúc.
Một electron không ghép có thể di chuyển giữa hai mức năng lượng bằng cách hấp thụ hoặc phát ra photon năng lượng sao cho điều kiện cộng hưởng, Delta E, được tuân theo. Điều này dẫn đến phương trình cơ bản của quang phổ EPR
Về mặt thí nghiệm, phương trình này cho phép kết hợp nhiều tần số và giá trị từ trường, nhưng phần lớn các phép đo EPR được thực hiện với các lò vi sóng trong vùng 9000-10000 MHz (9-10 GHz), với các trường tương ứng với khoảng 3500 G (0,35 T ). Hơn nữa, phổ EPR có thể được tạo ra bằng cách thay đổi tần số photon trên một mẫu trong khi vẫn giữ hằng số từ trường hoặc làm ngược lại. Trong thực tế, thường là tần số được giữ cố định. Một bộ sưu tập của các trung tâm paramagnetic, chẳng hạn như các gốc tự do, được tiếp xúc với lò vi sóng ở một tần số cố định. Bằng cách tăng từ trường ngoài, khoảng cách giữa trạng thái năng lượng được mở rộng cho đến khi nó phù hợp với năng lượng của lò vi sóng, như thể hiện bằng mũi tên đôi trên sơ đồ ở trên. Vào thời điểm này, các electron không ghép đôi có thể di chuyển giữa hai trạng thái spin của chúng. Vì thường có nhiều electron ở trạng thái thấp, do sự phân bố của Maxwell-Boltzmann (xem bên dưới), có một sự hấp thụ năng lượng ròng, và sự hấp thụ này được theo dõi và biến đổi thành một phổ. Phổ trên dưới đây là sự hấp thụ mô phỏng cho một hệ các electron tự do trong một từ trường khác nhau. Phổ dưới là dẫn xuất đầu tiên của phổ hấp thụ. Cách thứ hai là cách phổ biến nhất để ghi và xuất bản phổ sóng EPR liên tục