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Espectrometría Mossbauer


La espectrometría Mössbauer es un método para determinar el grado de oxidación química y el entorno de los elementos químicos. El efecto Mössbauer, que se basa en este espectrómetro, le valió el Premio Nobel de Física a su descubridor, Rudolf Ludwig Mössbauer. Esta técnica es conocida sobre todo por el estudio del hierro, pero también es aplicable a cualquier especie química cuyo núcleo atómico presente un espín no nulo.

TEORÍA BÁSICA


La muestra se excita mediante una radiación gamma (fotones) que varía la energía de transición nuclear. Para eso, se dispone una fuente de radiación que emite continuamente, y se desplaza la fuente mediante oscilaciones, produciendo el efecto Doppler-Fizeau el cambio de energía.

Un detector se encuentra detrás de la muestra. Cuando la energía de radiación incidente se corresponde con la energía de transición electrónica, la radiación se absorbe, y por lo tanto la intensidad recogida baja. Así pues, esta es una espectrometría de absorción.

El espectro Mössbauer consta de un conjunto de multipletes cuya forma y posición (desplazamiento químico) es característico tanto del número de oxidación como de la naturaleza y la geometría de los vecinos más cercanos al elemento químico estudiado.

APLICACIONES


* Corrosión acuosa. En la corrosión acuosa del hierro y el acero, se forman diferentes fases de oxidación. La espectrometría Mössbauer es parte del estudio de estas fases.

* Espectrómetro a bordo de sondas espaciales. Este instrumento es parte del equipo de las sondas Spirit, Opportunity y Beagle 2 enviadas a Marte en 2003. Sus funciones son, entre otras:
a) Determinar la composición y abundancia de minerales ricos en hierro para posibles operaciones futuras.


b) Medir el magnetismo de diversos materiales marcianos (suelo, polvo, rocas).

* Corrimiento al rojo gravitacional. La relatividad general predice que la frecuencia observada de una señal emitida a la superficie de una estrella disminuye con la distancia al observador. Intuitivamente, es una traducción del hecho de que cualquier partícula, incluidos los fotones, pierden la energía para salir de un campo gravitacional. Del mismo modo, una señal de frecuencia ν emitida a la parte superior de una torre, será captada en la parte inferior de la torre de altura h con una frecuencia ν' calculada según la fórmula,



donde g es la aceleración de la gravedad terrestre y c la velocidad de la luz. Para una altura de 10 metros, ν y ν' se diferencian sólo en 10 elevado a -15, una diferencia muy difícil de medir. Históricamente, la primera evidencia de este efecto tuvo lugar en 1960 por parte de RV Pound y GA Rebka al utilizar el efecto Mossbauer descubierto un año antes .