espectroscopia Mössbauer
La espectroscopia Mössbauer es una técnica espectroscópica basada en el efecto Mössbauer . Este efecto, descubierto por Rudolf Mössbauer (a veces escrito "Moessbauer", alemán: "Mößbauer") en 1958, consiste en la emisión y absorción casi sin retroceso de rayos gamma nucleares en sólidos . El método de espectroscopia nuclear consiguiente es exquisitamente sensible a pequeños cambios en el entorno químico de ciertos núcleos.
Por lo general, se pueden observar tres tipos de interacciones nucleares : el cambio de isómero debido a diferencias en las densidades de electrones cercanas (también llamado cambio químico en la literatura más antigua), la división del cuadrupolo debido a gradientes de campo eléctrico a escala atómica; y división magnética de Zeeman debido a campos magnéticos no nucleares. Debido a la alta energía y los anchos de línea extremadamente estrechos de los rayos gamma nucleares, la espectroscopia de Mössbauer es una técnica muy sensible en términos de resolución de energía (y, por lo tanto, de frecuencia), capaz de detectar cambios de solo unas pocas partes en 10 11 . Es un método completamente ajeno a la espectroscopia de resonancia magnética nuclear..
Así como un arma retrocede cuando se dispara una bala, la conservación del impulso requiere que un núcleo (como en un gas) retroceda durante la emisión o absorción de un rayo gamma. Si un núcleo en reposo emite un rayo gamma, la energía del rayo gamma es ligeramente menor que la energía natural de la transición, pero para que un núcleo en reposo absorba un rayo gamma, la energía del rayo gamma debe ser ligeramente mayorque la energía natural, porque en ambos casos se pierde energía al retroceder. Esto significa que la resonancia nuclear (emisión y absorción del mismo rayo gamma por núcleos idénticos) no es observable con núcleos libres, porque el cambio de energía es demasiado grande y los espectros de emisión y absorción no tienen una superposición significativa.
Los núcleos en un cristal sólido , sin embargo, no son libres de retroceder porque están unidos en su lugar en la red cristalina. Cuando un núcleo en un sólido emite o absorbe un rayo gamma, aún se puede perder algo de energía como energía de retroceso, pero en este caso siempre ocurre en paquetes discretos llamados fonones (vibraciones cuantificadas de la red cristalina). Se puede emitir cualquier número entero de fonones, incluido cero, lo que se conoce como evento "sin retroceso". En este caso, la conservación de la cantidad de movimiento se satisface con la cantidad de movimiento del cristal como un todo, por lo que prácticamente no se pierde energía. [1]
Mössbauer descubrió que una fracción significativa de los eventos de emisión y absorción no tendrán retroceso, lo que se cuantifica mediante el factor de Lamb-Mössbauer . [2] Este hecho es lo que hace posible la espectroscopia de Mössbauer, porque significa que los rayos gamma emitidos por un núcleo pueden ser absorbidos resonantemente por una muestra que contiene núcleos del mismo isótopo, y esta absorción puede medirse.
La fracción de retroceso de la absorción de Mössbauer se analiza mediante espectroscopia vibracional de resonancia nuclear .
