Thursday, April 30, 2009

Espectroscopía Mösbauer

En 1957, Rudolph Mössbauer (Alemania, 1929) descubrió el efecto que hoy lleva su nombre y que lo hizo merecedor al Premio Nobel en Física en 1961. El efecto Mössbauer no es más que la absorción nuclear resonante de la radiación emitida por un núcleo.
En un experimento Mössbauer se obtiene un espectro de energías de los núcleos de un determinado isótopo en un material sólido. Se envían hacia la muestra rayos gamma modulados en energía y se registra la intensidad de radiación gamma transmitida en función de su energía. Sin embargo pocos núcleos se han podido lograr estudiar con esta espectroscopía y en la actualidad la mayoría de equipos se centran en el estudio de los núcleos de 57Fe, que además de ser un elemento fundamental como componente de materiales con aplicaciones magnéticas y estructurales también tiene una gran importancia en muchas moléculas biológicas.

En cuanto a sus aplicaciones en el campo científico podemos mencionar las siguientes:

En química: información sobre los estados de oxidación y espín, de la influencia de la electronegatividad de otros tipos de átomos coordinados con el Fe así como de las geometrías de les moléculas que contienen átomos de Fe.

En magnetismo: conocer las propiedades magnéticas de los diferentes iones Fe de un material: momentos magnéticos de los núcleos de Fe, campos magnéticos efectivos en el núcleo y densidades de espín electrónico. Se obtiene, así, información sobre el magnetismo de la muestra a nivel macroscópico.

En muestras biológicas: estudiar biomoléculas que contengan Fe en su centro activo

En muestras geológicas: identificar los diferentes compuestos de Fe presentes en una muestra desconocida ya que cada uno de ellos presenta un espectro Mössbauer característico.

Otras aplicaciones: estudio de procesos de difusión y de las propiedades dinámicas de la red.

El diseño de un espectrómetro Mösbauer consta por lo general de los siguientes componentes:

1. Fuente Mössbauer de 57Co (radiación gamma) [montada sobre un transductor].
2. Servosistema de movimiento.
3. Absorbedor o muestra.
4. Horno o crióstato.
5. Detector.
6. Sistema de amplificación.
7. Tarjeta de multicanal.
8. Computadora.

La muestra que se quiere estudiar se debe situar entre el emisor y el detector. En muchos casos, para obtener unos buenos resultados hay que hacer las medidas a baja temperatura. Por esta razón es necesario situar la muestra dentro de un criostato especial con ventanas para permitir el paso de la radiación de la fuente al detector.
En cuanto a las ventajas y desventajas que muestra este tipo de espectroscopía podemos mencionar las siguientes:
- Posibilidad de miniaturización.
- Posibilidad de introducir todo el espectrómetro dentro de un criostato convencional, incluso con imanes superconductres.
- Aumento de la tasa de cuentas de rayos g para una misma actividad de la fuente radioactiva.
- Posibilidad de medir cantidades de muestra muy pequeñas (ej. metaloproteínas, monocristales).
- Disminución del efecto geométrico debido a la alta frecuencia de vibración de la fuente.
- La única desventaja es la no linealidad del piezoelectrico a temperatura ambiente (que se está corrigiendo numéricamente), aunque este efecto desaparece a baja temperatura.
Como conclusión podemos decir que la espectroscopia de Mössbauer aunque es limitada en cuanto al tipo y número de núcleos que puede utilizar representa una herramienta de gran utilidad para la determinación y/o caracterización de sistemas portadores del átomo de hierro, principalmente. Sin duda acoplada con algún otro tipo de espectroscopía podrá brindar mayor información al sistema que se encuentra en estudio.
Bibliografía
Molins, E. La espectroscopia Mössbauer. [En línea] Consultado el 24 de Abril de 2009. Disponible en: http://www.icmab.es/dciqes/lcdrx/lcdrx_esp/lineas_d_down.htm#

Marquina, Vivianne y Raúl Gómez. ESPECTROSCOPÍA Mössbauer. [En línea] Consultado el 24 de Abril de 2009. Disponible en: http://sistemas.fciencias.unam.mx/~fam/EsMossb.pdf

NNDB. Rudolf Mössbauer. [En línea] Consultado el 24 de Abril de 2009. Disponible en: http://www.nndb.com/people/824/000099527/
Nota aclaratoria: Este es un trabajo en conjunto con mi compañero Fernando Aguilar, miembro distinguido de este blog, por lo cuál pido que su participación también sea contada. Gracias.

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