Fundamentación teórica de la espectroscopía Mössbauer

Abstract

El grupo de investigación CYTEMAC adscrito al departamento de Física de la Universidad del Cauca, sintetiza materiales magnéticos y requiere de técnicas adecuadas para su caracterización. De todas las técnicas existentes para caracterizar materiales magnéticos, la técnica Mössbauer es la de mayor resolución. Sin embargo, los resultados obtenidos con esta técnica no son de inmediata interpretación, requiriéndose el manejo de software especializado que implica y a su vez un conocimiento del fenómeno físico involucrado. El grupo cuenta con el apoyo técnico de diferentes laboratorios, lo que le posibilita hacer el uso de la técnica Mössbauer, no obstante dentro del grupo no hay expertos en el manejo e interpretación de los espectros Mössbauer. La espectroscopía Mössbauer es una técnica espectroscópica basada en la emisión y la absorción resonante de rayos gamma en sólidos. Esta emisión y absorción resonante fue primero observada por Rudolf Mössbauer en 1957 y es llamada el efecto Mössbauer en su honor. La espectroscopía Mössbauer es similar a la espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN) que sondea transiciones nucleares, lo que la hace sensible interacciones electrón-núcleo. La espectroscopía Mössbauer tiene una resolución extremadamente fina en energía y puede detectar incluso cambios sutiles en el entorno nuclear de los átomos. Típicamente, hay tres tipos de interacciones nucleares que son observadas. Desplazamiento isomérico, desdoblamiento cuadrupolar y desdoblamiento magnético. Estos tres parámetros pueden ser usados para identificar un compuesto particular. Además de la identificación, las intensidades relativas de los varios picos en el espectro Mössbauer reflejan las concentraciones relativas de los compuestos en la muestra y pueden ser usadas para análisis semicuantitativo. También, puesto que los fenómenos ferromagnéticos son dependientes del tamaño, en algunos casos los espectros pueden proporcionar un entendimiento profundo del tamaño de cristalito y la estructura granular de un material. Con este documento se dota al laboratorio CYTEMAC, y en general a la comunidad académica de la Universidad del Cauca, con un material bibliográfico en el que encontrarán información sobre los fundamentos del fenómeno físico (efecto Mössbauer), la instrumentación envuelta en el espectrómetro y el proceso de toma y análisis de espectros.