INSTRUMEN KIMIA

Spektroskopi Mössbauer

Mössbauer Spektroskopi adalah teknik serbaguna yang dapat digunakan untuk menyediakan informasi dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan seperti Fisika, Kimia, Biologi dan Metalurgi. Hal ini dapat memberikan informasi yang sangat tepat tentang kimia, struktur, dan sifat magnetik bergantung waktu dari suatu material. Kunci keberhasilan dari teknik ini adalah penemuan sinar gamma recoilless emisi dan penyerapan, kini disebut sebagai 'efek Mössbauer', setelah perusahaan penemu Rudolph Mössbauer, yang pertama kali terlihat efek pada tahun 1957 dan menerima Penghargaan Nobel dalam Fisika pada tahun 1961 untuk pekerjaannya.

Ini pengenalan kepada teori dan aplikasi Mössbauer spektroskopi terdiri dari empat bagian. Pertama teori di balik efek Mössbauer dijelaskan. Berikutnya bagaimana efeknya dapat digunakan untuk menyelidiki atom dalam suatu sistem ditampilkan. Kemudian faktor utama spektrum Mössbauer diilustrasikan dengan spektrum yang diambil dari kerja penelitian. Akhirnya suatu bibliografi buku dan situs web diberikan untuk lebih lanjut dan lebih rinci informasi.

Efek Mössbauer

Inti dalam atom mengalami berbagai tingkat energi transisi, sering dikaitkan dengan emisi atau penyerapan sinar gamma. Tingkat energi ini dipengaruhi oleh lingkungan sekitar mereka, baik elektronik dan magnetik yang dapat mengubah atau membagi tingkat-tingkat energi. Perubahan-perubahan dalam tingkat energi dapat memberikan informasi tentang lingkungan setempat atom dalam sistem dan harus diamati dengan menggunakan resonansi-fluoresensi. Namun demikian, dua hambatan utama dalam memperoleh informasi tersebut: 'hyperfine' interaksi antara inti dan lingkungan yang dimiliki sangat kecil, dan menjauh dari inti sebagai sinar-gamma dipancarkan atau diserap mencegah resonansi.

Dalam inti gratis selama emisi atau penyerapan sinar gamma itu mundur karena konservasi momentum, seperti mundur pistol ketika menembakkan peluru, dengan tendangan energi E _R. Sinar gamma yang dipancarkan memiliki energi E _R kurang dari transisi nuklir tetapi untuk resonantly diserap itu harus E _R lebih besar daripada energi transisi karena menjauh dari inti menyerap. Untuk mencapai resonansi hilangnya energi takut harus diatasi dalam beberapa cara.

sebagai atom akan bergerak karena gerakan termal acak-energi sinar gamma memiliki penyebaran nilai-nilai E _D disebabkan oleh efek Doppler. This produces a gamma-ray energy profile as shown in Fig2. Ini menghasilkan profil sinar gamma energi seperti ditunjukkan pada Untuk menghasilkan sinyal resonansi dua energi perlu tumpang tindih dan ini ditunjukkan pada bagian berwarna merah-berbayang. Daerah ini ditampilkan berlebihan seperti dalam kenyataannya sangat kecil, yang juta atau kurang dari sinar gamma-di wilayah ini, dan tidak praktis sebagai teknik.

Apa Mössbauer ditemukan adalah bahwa ketika atom-atom dalam matriks massa yang solid yang efektif inti sangat jauh lebih besar. Massa recoiling sekarang efektif massa seluruh sistem, membuat E _{R D} dan E sangat kecil. Jika energi sinar gamma cukup kecil yang mundur inti terlalu rendah untuk ditransmisikan sebagai fonon (getaran dalam kisi kristal) sehingga mundur keseluruhan sistem, membuat energi mundur praktis nol: acara tendangan bebas. Dalam situasi ini, seperti yang ditunjukkan dalam Fig3, jika inti memancarkan dan menyerap dalam matriks padat yang dikeluarkan dan menyerap sinar gamma energi yang sama: resonansi!

If emitting and absorbing nuclei are in identical, cubic environments then the transition energies are identical and this produces a spectrum as shown in Fig4: a single absorption line. Jika memancarkan dan menyerap inti di identik, lingkungan kubik maka energi transisi adalah identik dan ini menghasilkan spektrum seperti yang ditunjukkan dalam Fig4: garis serapan tunggal.

Sekarang kita dapat mencapai emisi dan penyerapan resonan dapat kita menggunakannya untuk menyelidiki interaksi hyperfine kecil antara inti atom dan lingkungannya? Membatasi resolusi sekarang yang takut dan memperluas doppler telah dieliminasi adalah linewidth alami dari negara nuklir bersemangat. Hal ini terkait dengan masa Rata-rata negara gembira sebelum meluruh dengan memancarkan sinar gamma. Untuk Mössbauer isotop yang paling umum, ⁵⁷ Fe, linewidth ini 5x10 ^-9 ev. Dibandingkan dengan energi sinar gamma Mössbauer dari 14.4keV ini memberikan resolusi dari 1 dalam 10 ^12, atau setara dengan setitik kecil debu di belakang gajah atau satu lembar kertas dalam jarak antara Matahari dan Bumi . Resolusi ini luar biasa adalah urutan yang diperlukan untuk mendeteksi interaksi hyperfine dalam nukleus.

Sebagai resonansi hanya terjadi ketika energi transisi dari memancarkan dan menyerap inti sama persis efeknya isotop spesifik. Jumlah relatif dari acara mundur-bebas (dan karenanya kekuatan sinyal) sangat tergantung pada energi gamma-ray dan efek Mössbauer sehingga hanya terdeteksi di isotop dengan sangat rendah berbaring keadaan tereksitasi. Demikian pula resolusi tergantung pada umur keadaan bersemangat. Kedua faktor membatasi jumlah isotop yang dapat digunakan dengan sukses untuk spektroskopi Mössbauer. Yang paling digunakan adalah Fe ^57, yang keduanya gamma energi rendah yang sangat-ray dan hidup senang negara-lama, pencocokan baik kebutuhan baik. Fig5 menunjukkan isotop di mana efek Mössbauer telah terdeteksi.