Struktura i właściwości magnetyczne - Instytut Fizyki PAN

i pochłaniające jądra znajdują się w róŜnych związkach chemicznych (o róŜnym składzie
chemicznym lub rodzaju sieci krystalicznej). RóŜnica otoczenia elektronów s w emiterze oraz
absorbencie powoduje przesunięcie energii rezonansowej przejścia, co przejawia się
przesunięciem środka linii absorpcyjnej od v = 0 mm/s w widmie mössbauerowskim.
Parametr δ dostarczyć moŜe informacji o gęstości elektronów w obszarze jądra oraz o stanie
walencyjnym Ŝelaza (Fe 2+ lub Fe 3+ ).
Ad. (ii): Wokół jąder atomowych o spinie I > 1/2 istnieje niesferyczny rozkład
ładunku, co powoduje, Ŝe znajdują się one w asymetrycznym polu elektrycznym opisywanym
tzw. gradientem pola elektrycznego. Gradient ten moŜe pochodzić nie tylko od elektronów
walencyjnych danego atomu, ale takŜe od ładunków sąsiadujących z nim ligandów.
Oddziaływanie gradientu pola elektrycznego z momentem kwadrupolowym jądra Q prowadzi
do rozszczepienia jądrowych poziomów energetycznych. Elektryczne oddziaływanie
kwadrupolowe, w przypadku przejścia mössbauerowskiego 57 Fe, nie ma wpływu na stan
podstawowy I = 1/2, znosi natomiast degenerację stanu wzbudzonego I = 3/2 prowadząc do
jego rozszczepienia na dwa podpoziomy z m I = ± 1/2 oraz m I = ± 3/2. Odległość tych
podpoziomów definiuje parametr rozszczepienia kwadrupolowego ∆E Q .
Ad. (iii): Oddziaływanie magnetyczne dipolowe (jądrowy efekt Zeemana) – pozwala
wyznaczyć parametr pola nadsubtelnego H HF , który utoŜsamia efektywne pole magnetyczne
działające na jądro. Pole to łączy w sobie kilka przyczynków i moŜna je zapisać w postaci:
H HF = H 0 + H L + H d + H F (5.5.20)
gdzie: H 0 – pole lokalne, na które składają się: pole zewnętrzne, pole rozmagnesowania
(-DM), pole Lorentza (4/3πM) oraz pole od lokalnego otoczenia (efekty pola krystalicznego);
H L – pole pochodzące od niezerowego momentu orbitalnego atomu; H d – przyczynek
dipolowy od magnetycznego, spinowego momentu atomu; H F – tzw. człon kontaktowy
Fermiego, pochodzący od elektronów s, których gęstość w jądrze jest róŜna od zera.
W polu magnetycznym H HF zarówno podstawowe, jak i wzbudzone stany jądra
o spinie I rozszczepiają się na 2I + 1 składowych, których energia jest skwantowana
i wyraŜona poprzez:
E m = g N µ N m I µ 0 H HF (5.5.21)
gdzie: g N – jądrowy czynnik Landego; µ N – magneton jądrowy; m I - rzut spinu jądrowego na
kierunek pola magnetycznego (składowa zetowa, tj. m I = - I, I +1,..., I – 1, I).
Linia Mössbauera rozszczepia się zatem na składowe, których liczbę określa wartość spinu
stanu podstawowego i wzbudzonego jądra przy uwzględnieniu reguły wyboru ∆m I = 0, ± 1
43