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Titolo: Mossbauer

Non so se l'avevo già chiesto (in caso, non ritrovo il post), ma 
qualcuno saprebbe spiegare in termini abbastanza semplici la 
spettroscopia Mossbauer ?
In particolare cenni sul "meccanismo" (principio fisico), e sul 
campo di applicabilità/info ottenute
Grazie in anticipo
Ciao
Soviet_Mario

Soviet_Mario ha scritto:

In sostanza si tratta di spettroscopia di assorbimento nucleare
(spettroscopia gamma) e viene usata per gli studi strutturali di cristalli
contenenti ferro.
Ti riporto uno stralcio di quanto dice il Cotton & Wilkinson in proposito
<cit>
L'effetto Mossbauer è stato osservato per circa un terzo degli elementi,
ma solo nel ferro e, in misura minore, nello stagno esso è di primaria
importanza. Per quanto riguarda il ferro, l'effetto è dovuto al fatto che
il nuclide Fe-57, che si forma nel decadimento di Co-57, ha uno stato
eccitato (t1/2 circa 10^-7s) a 14,4 keV sopra lo stato fondamentale; ciò
può dare origine ad un picco molto netto di assorbimento di risonanza.
Così, se una radiazione gamma della sorgente Co-57 interagisce con un
campione assorbente in cui i nuclei di ferro sono in un intorno
strutturalmente identico a quello degli atomi della sorgente stessa, si
avrà assorbimento di risonanza di raggi gamma. Se invece i nuclei di ferro
si trovano in una struttura diversa non si ha assorbimento e la radiazione
viene trasmessa e può essere misurata. Per ottenere assorbimento di
risonanza è perciò necessario che il campione assorbente sia in movimento
rispetto alla sorgente. Tale moto cambia l'energia di assorbimento
(effetto Doppler) per cui ad una certa velocità si realizzerà una
coincidenza con l'energia di eccitazione dei nuclei del campione. Gli
spostamenti della posizione dell'assorbimento, riferita a quella
dell'acciaio inossidabile preso come zero arbitrario, vengono in genere
espressi in velocità (mm/s), piuttosto che in termini di energia. Lo
spostamento dell'assorbimento di risonanza dipende sia dall'intorno
chimico sia dalla temperatura.
Lo spostamento chimico o isomerico delta è una funzione lineare della
densità elettronica (dovuta agli elettroni che occupano orbitali s)
intorno al nucleo. Questa, a sua volta, è influenzata da molti fattori
(stato di ossidazione, carattere s dei legami sigma, retrodonazione d
pigreco, ionicità), e le correlazioni non sono semplici. Per complessi a
basso spin, delta è alquanto indipendente dallo stato di ossidazione
quando questo è compreso fra -2 e +2. Anche Fe(CN)6(4-) e Fe(CN)6(3-)
hanno valori di delta quasi identici. Viceversa, nei composti ad alto
sipn, delta varia fortemente con lo stato di ossidazione formale e questo
fatto fornisce un eccellente metodo per la determinazione dello stato di
ossidazione stesso.
In generale, gli spettri Mossbauer di composti contenenti due o più atomi
di ferro possono fornire la prova dell'esistenza di atomi di ferro
strutturalmente non equivalenti. È però molto importante precisare che è
assai pericoloso seguire il procedimento inverso, concludere cioè che
tutti gli atomi di ferro devone essere equivalenti quando non si osserva
una risoluzione in picchi separati. In certi casi, quando l'intorno
dell'atomo di ferro è asimettrico, il conseguente gradiente del campo
elettrico interagisce con il dipolo quadrupolo nucleare in modo abbastanza
forte da produrre una notevole separazione nell'energia di risonanza e ciò
può spesso fornire delle informazioni di natura strutturale.
Gli spettri Mossbauer possono essere ottenuti solo con nuclei legati in un
intorno solido rigido. Questo tipo di spettroscopia è quindi
prevalentemente applicabile allo studio di sostanze cristalline, anche se
può trovare impiego in soluzioni che siano state congelate allo stato
vetroso.
È stato provato che il blu di Prussia, che si forma da Fe(3+) e
Fe(CN)6(4-), e il blu di Turnbull, che si forma da Fe(2+) e Fe(CN)6(3-),
hanno identica composizione Fe4[Fe(CN)6]3 (cioè ferrocianuro ferrico).
Sono stati individuati atomi di Fe(III) ad alto spin e Fe(II) a basso
spin, il che indica che i singoli atomi di ferro hanno configurazioni
elettroniche distinte e ben definite, con tempi di vita di almeno 10^-7 s.
 
[...]
</cit>
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 contenenti ferro.
CUT ALL
grazie della ottima spiegazione !
ho solo una altra domanda.
Innanzi tutto mi ha stupito il discorso che, semplicemente 
facendo muovere gli atomi di moto ordinato (e sfruttando il 
doppler) si riesca a modulare la risonanza, dato che siamo a 
cavallo delle frequenze gamma, e le differenze di frequenza (in 
senso relativo) devono essere molto basse. Evidentemente il 
diverso intorno causa spostamenti piccoli ma, cmq, non ho ben 
capito come si concilia il discorso dello sfruttare l'effetto 
doppler con la applicabilità ai solidi o soluzioni congelate.
Il doppler me lo figuravo di più con getti atomizzati gassosi, 
al limite. Cosa non ho capito ? Forse che si fa spostare la 
sorgente radiante relativamente al campione ? E come, nel caso ?
Ciao
Soviet_Mario

 Soviet_Mario
Per ottenere l'effetto doppler voluto devi avere moto relativo tra
sorgente e campione, tipicamente muovi uno dei due tramite un motore
lineare che semplicemente si avvicina/allontana dal campione.
La diversa velocità relativa permette di variare l'energia dei gamma
incidenti sul campione in modo da poter "spazzare" un certo intervallo
di energia, quando il gamma viene assorbito (cioè ha energia uguale al
livello nucleare "colpito") si avrà una valle nello spettro dei fotoni
trasmessi. Le caratteristiche delle valli (numero,posizione...)
permette di ricavare informazioni sul campione.
Ciao 
Henry

 sorgente radiante relativamente al campione ? E come, nel caso ?
Sì, si sposta la sorgente relativamente al campione.
Stando a quanto dice lo stralcio di testo riportato nel post precedente,
il tempo di dimezzamento dello stato eccitato della sorgente è intorno a
10^-7, questo comporterebbe un'allargamento di banda naturale intorno a
1,5 MHz.
Lo spostamento dell'assorbimento per effetto Doppler è dato da
nu = nu0/(1 + v/c)
|Dnu| = nu0/(1 + c/v)
tenuto conto che nu0 è circa 3,5×10^12 MHz, la velocità necessaria della
sorgente rispetto al campione per ottenere uno spostamento della banda di
assorbimento pari alla larghezza naturale della sorgente sarebbe di circa
0,1 mm/s, una velocità molto bassa. 
A questo indirizzo - 
http://venus.unive.it/termo/Reprints/TesLor/index.htm
- puoi trovare una tesi di dottorato che comprende una sezione
introduttiva alla apettroscopia Mossbauer, in cui si accenna amche agli
aspetti strumentali.
Tra le altre cose si dice che gli spostamenti chimici per i composti di
Fe(II) ad alto spin sono superiori a 0,8 mm/s, mentre per Fe(III) ad alto
spin compresi tra 0,1 e 0,5 mm/s. Piccoli, ma sufficienti per essere
rilevati.
Ero convinto che quella tecnica fosse molto più costosa rispetto alle
tecniche fotoelettroniche, per via delle sorgenti. Invece in quel
documento dice che Mossbauer è meno costosa della fotoelettronica.
Ciao.


 aspetti strumentali.
me lo segno, grazie (ora non ho molto tempo, ma spero prima o 
poi di trovarne)
Ciao
Soviet


 Geniale metodo di "sintonia", quello per traslazione
Premesso che prima di leggere questo thread ignoravo che esistesse una
spettroscopia Moessbauer, vi informo che invece avevo incontrato
l'effetto M. come strumento essenziale per la prima verifica di una
delle classiche previsioni einsteininane di RG: il redshift
gravitazionale.
Nel 1959 Pound e Rebka fecero il primo esperimento, misurando il
redshift su un dislivello di 25 metri.
La variazione relativa di frequenza prevista e' 2.5e-15, e fu vista
appunto con l'effetto M. e con la tecnica di far muovere il rivelatore.
Non so se siano stati loro a inventare questa tecnica, ma e'
probabile, vista la distanza (mi pare 2 anni) dal lavoro di
Moessbauer.
 
-- 
Elio Fabri