Mößbauerspektroskopie
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Die Mößbauerspektroskopie [1] ist ein zerstörungsfreies, physikalisches Fein-Analyseverfahren, das beispielsweise in der Biochemie, Festkörperphysik und Geologie eingesetzt wird.
Beschreibung
Bei der Mößbauerspektroskopie macht man sich neben dem Mößbauer-Effekt den Doppler-Effekt zu nutze. Eine hyperfeine Modulation eines Gammastrahlers wird erzeugt, indem man ihn während der Messung mechanisch bewegt. So lassen sich in einem Hyperfeinspektrum Gammaquanten mit verschiedenen Energien erzeugen. Dies ermöglicht bei verschiedenen Materialien, deren Atomkerne in der Lage sind, solche Gammaquanten zu absorbieren, ein entsprechendes hochauflösendes Transmissionsspektrum aufzunehmen. Wird eine Probe mit einer entsprechend modulierten äußerst durchdringenden Gammastrahlung durchleuchtet, so lässt sich mittels entsprechender Detektoren sowie computergestützter Auswertung ein materialtypisches Spektrum erzeugen.
Dies ermöglicht qualitative und quantitative Aussagen über die in der Probe enthaltenen Elemente. Über die hochaufgelöste Hyperfeinstruktur, welche aus Elektron-Kern-Wechselwirkungen resultiert, kann man nicht nur Aussagen über die Kerne selbst, sondern auch über Eigenschaften ihrer elektronischen Umgebung treffen, wie zum Beispiel Oxidationszustand, Spinzustände, magnetisches Verhalten, Elektronegativität von Liganden und weiteren Eigenschaften der chemischen Bindungen wie Grad der Kovalenz.[2]
Anwendung
Hauptanwendungsgebiet der Mößbauer-Spektroskopie ist die Unterscheidung von zweiwertigem und dreiwertigem Eisen. Außerdem kann man damit die Elemente Zinn, Antimon und Tellur nachweisen. In den 1980er Jahren wurden tragbare Mößbauer-Spektrometer zur Exploration der Zinnlagerstätten des Erzgebirges eingesetzt.
Miniaturisierte Mößbauer-Spektrometer, als „MIMOS II“ an der Universität Mainz entwickelt und gebaut, sind in den NASA-Marssonden der Missionen Spirit und Opportunity im Einsatz und analysieren das Marsgestein.[3] Diese fanden neben klaren Beweisen für Wasser auch Hinweise auf eine Phase der Marsgeschichte, in der sehr viel mehr Sauerstoff in der Atmosphäre vorhanden war als heute. Ein weiteres, nur faustgroßes Exemplar, sollte mit der russischen Sonde 'Fobos-Grunt' 2013 auf dem Marsmond Phobos landen. [4] Nachdem Fobos-Grunt in einer Parkbahn gestrandet war, trat die Sonde am 15. Januar 2012 in die Erdatmosphäre ein und verglühte über dem Ostpazifik.[5][6]
Siehe auch
Literatur
- Christian Meier: Mößbauerspektroskopie an biomimetischen Modellkomplexen und Nicht-Häm-Eisenproteinen. Shaker, Aachen 2001, ISBN 3-826-58381-7.
- Stefan Lauterbach: Der Oxidationsgrad des Eisens im unteren Mantel: eine Studie des Fe3+-Gehaltes des Silikat-Perowskits in Abhängigkeit seines Al-Gehaltes mit Mößbauer-Spektroskopie und Elektronen-Energie-Verlust-Spektroskopie (EELS). Dissertation, Universität Bayreuth, 2000.
- Horst Wegener: Der Mössbauer-Effekt und seine Anwendung auf Physik und Chemie. Hochschultaschenbücher-Verlag, Mannheim, 1965.
Einzelnachweise
- ↑ Philipp Gütlich: Physikalische Methoden in der Chemie: Mößbauer-Spektroskopie I. In: Chemie in unserer Zeit. Nr. 4, 1970, S. 133–144 (Review-Artikel, doi:10.1002/ciuz.19700040502).
- ↑ Distinct Reaction Pathways followed Upon Reduction of Oxy-Heme Oxygenase and Oxy-Myoglobin as Characterized by Mössbauer Spectroscopy; J. Am. Chem. Soc. 2007 February 7; 129(5): 1402–1412. doi:10.1021/ja067209i, PMC 2519892 (freier Volltext)
- ↑ Mars-Mößbauer-Group: Aufbau des MIMOS II.
- ↑ Spiegel Online
- ↑ William Harwood: Russians now preparing for re-entry of failed Mars probe, in Spaceflight Now, Datum: 17. Dezember 2011, Abgerufen: 18. Dezember 2011
- ↑ Bernd Leitenberger: Phobos-Grunt, Abgerufen: 18. Dezember 2011
