Ядерная гамма-резонансная спектроскопия

Скоро специалисты по физике выяснили, что с помощью эффекта Мёссбауэра можно определять времена жизни возбужденных состояний ядер и размеры самих ядер, точные величины электрических и магнитных полей возле излучателей-ядер, фононные спектры твердых тел. Для специалистов по химии же самыми важными стали два параметра — химический сдвиг резонансного сигнала и так называемое квадрупольное расщепление.

В итоге в физике твердого тела максимальное развитие получили исследования при помощи эффекта Мёссбауэра магнитных свойств и магнитной структуры соединений, элементов, в особенности, сплавов. В особенности ощутимый прогресс в рассматриваемом направлении был достигнут в трудах по редкоземельным элементам. Вторым наиболее важным направлением исследований стало исследование динамики кристаллической решетки.

Совершенно по-другому обстояло дело в химии. Оказалось, с помощью сигналов гамма-резонансной спектроскопии можно делать определенные заключения об электрическом поле в центре атома и решать типичные для химии задачи, которые связаны с природой химической связи. Мёссбауэровская спектроскопия позволила решить многие вопросы строения химических соединений, она нашла применение в радиационной химии и химической кинетике. Данный метод стал незаменим при определении структур биологических макромолекул с особенно большой молекулярной массой.

Необходимо также добавить к этому, что гамма-резонансная спектроскопия, как оказалось, имеет высокую чувствительность (на 5−6 порядков выше, чем в ядерном магнитном резонансе), соответственно, можно понять ажиотаж специалистов по химии в начале 1960−1970;х гг.

В частности, В. И. Гольданский в своей книге, которая посвящена применениям эффекта Мёссбауэра в химии, писал: «Основными объектами приложения эффекта Мёссбауэра в химии, по всей видимости, являются комплексные соединения и элементоорганические соединения. В сфере элементоорганических соединений значительный интерес представляет сопоставление общего характера элементо-углеродных связей, сильно различающегося для металлов основных групп и переходных металлов». Но с тех пор прошло много лет, и гамма-резонансная спектроскопия подтвердила свою перспективность использования для самых различных объектов и целей химии.

Таким образом, можно сделать следующие выводы.

Разумеется, метод мёссбауэровской спектроскопии не настолько обширно применяется в химических исследованиях, как, к примеру, известные методы ЯМР, инфракрасной и масс-спектроскопии. Это связано как со сложностью и малой доступностью оборудования, так и с ограниченностью круга решаемых задач и объектов. Ведь сам эффект наблюдается на ядрах далеко не любых изотопов и элементов. Тем не менее, его применение достаточно актуально в сочетании с другими методами исследований, в особенности, радиоспектроскопией.

В последнее время получили развитие исследования мёссбауэровских спектров при высоких давлениях. Хотя последние оказывают сравнительно слабое влияние на электронные оболочки атомов, однако измеряемые в зависимости от давления показатели мёссбауэровских спектров несут новую информацию о взаимодействии ядра с электронным окружением. По сравнению с другими методами мёссбауэровская спектроскопия в исследованиях при высоких давлениях отличается большей чувствительностью к изменениям энергии.

Список использованных источников

.

Вертхейм Г. Эффект Мёссбауэра. М.: Мир, 1966. — 250 с.

Мастеров В.Ф., Насрединов Ф. С., Серегин П. П. // Физика твердого тела. 1995. Т. 37, № 5. С. 1265−1292.

Мастеров В.Ф., Насрединов Ф. С., Серегин П. П. Мёссбауэровская спектроскопия (Лабораторный практикум). СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1996. — 52 с.

Мастеров В.Ф., Насрединов Ф. С., Серегин П. П. Мёссбауэровская спектроскопия (Лабораторный практикум). СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1996. — 52 с. 12.

Вертхейм Г. Эффект Мёссбауэра. М.: Мир, 1966. — с. 122.

Мастеров В.Ф., Насрединов Ф. С., Серегин П. П. // Физика твердого тела. 1995. Т. 37, № 5. С. 1265−1292.