Kernquadrupol-Wechselwirkung und zeitaufgelöste Spektroskopie der gestörten γ-γ-Winkelkorrelation: Anwendungen in Chemie, Materialforschung und biophysikalischer Chemie

Abstract

Das Studium von Kernquadrupol-Wechselwirkungen, d. h. der GroBe, Symmetrie und Orientierung des elektrischen Feldgradiententensor, liefert wertvolle Informationen iiber Ladungsdichteverteilungen. Wahrend NMR-und MoRbauer-Spektroskopie zu Routineverfahren in der Chemie geworden sind, gilt dies fur die zeitaufgeloste Spektroskopie der gestorten y-y-Winkelkorrelation nicht. Dabei ist diese Technik fur Anwendungen in der Chemie (z. B. vergleichendes Studium der Bindungsverhiiltnisse von anorganischen Komplexen im Festkorper und in Losung oder in der Schmelze), der Molekularbiologie (z. B. intramolekulare Dynamik von Biomolekulen) und der Materialforschung (z. B. Untersuchung von Katalysatoroberflachen) unter anderem wegen, des extrem geringen Substanzbedarfs und der Temperaturunabhangigkeit der Empfindlichkeit besonders gut geeignet. Beobachtet wird die Variation des elektrischen Feldgradiententensors (GroRe, Symmetrie, gegebenenfalls Orientierung) als Funktion SLuBerer Parameter (bei Reaktionen als Funktion des Umsatzes). Zur Interpretation der MeBergebnisse miissen beobachtete Signale bekannten Spezies oder Konfigurationen zugeordnet werden. In diesem Fortschrittsbericht wird ein Uberblick iiber moderne Anwendungen der Winkelkorrelationsspektroskopie gegeben. 1 1 eine Teilchenkaskade (Abb. 1) zerfallen. Mit der Beobachtung des ersten Teilchens wird aus dem Ensemble der beliebig orientierten Kerne ein Unterensemble ausgewihlt. Startniveau Zwischen niveau Endniveau \ / Abb. 1. Links: Schematische Darstellung des Zerfalls eines angeregten Kerns mit der Kernladung Z Ober eine y-y-Kaskade. Das Startniveau kann Uber einen 8-Zerfall (Mutterisotop mit Kernladung 2-1) oder ilber einen Elektroneneinfang(EC)-ProzeD (Mutterisotop mit Kernladung Z + 1) bcsetzt werden. Bei hinreichend langlebigem Startniveau (~, ,~2 h) spricht man von einem isomeren Zerfall (IT). Rechts: Vergr6Rene Darstellung des durch Kernquadrupol-Wechselwirkung aufgespaltenen Zwischenniveaus mit I = 5/2. Wenn die Lebensdauer rN dieses Zustands hinreichend lang ist (rN= I ns-1 p), kann man die den Energieunterschieden proportionalen Kernspin-Razessionsfrequenzen nw (oder deren uberhgerung) beobachten. (Siehe auch Abschnitt 2.) Durch eine Koinzidenzmessung erreicht man, daR dann nur die von diesem Unterensemble ausgesandten zweiten Teilchen der Kaskade nachgewiesen werden. Dies fiihrtunabhiingig von der Art der Teilchen (a, p, y oder CE"9 -[*I CE= Konversionselektronen: Statt eines y-Quants kann beim ubergang von einem angeregten Kernzustand in einen anderen auch ein Hullenelektron emittiert werden. Angew. Chem. 99 (1987) 113-130 8 VCH Verlagsgesellschaft mbH. 0-6940 Weinheim. 1987 0044-8249/87/0202-0113 S 02.50/0 113 AE,,,,= Em -Em. = 3 e2q Q(m2m")/40 (2) d. h. In Analogie zur Larmor-Prazession kann man sich diese Zustande als Prazession des Kernspins rnit den Frequen-Zen wo, 2w0 und 3w0 veranschaulichen. Der EFG ist definiert als ein spurloser Tensor, der sich im Hauptachsenkoordinatensystem schreiben lint als Die Komponenten ordnet man so, da13 I V,, I > I ...

Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysts

“…The time differential observation of the perturbed angular correlation of g rays emitted from radioactive nuclei (TDPAC) [368,370,371] is a g-spectroscopic technique which also allows the determination of hyperfine interactions such as nuclear electric quadrupole interactions (NQI). The NQI parameters enable local structural information around the g emitter to be extracted.…”

Heterogeneous Catalysis and Solid Catalysts

“…The time differential observation of the perturbed angular correlation of γ rays emitted from radioactive nuclei (TDPAC) [293], [295], [296] is a γ-spectroscopic technique which also allows the determination of hyperfine interactions such as nuclear electric quadrupole interactions (NQI). The NQI parameters enable local structural information around the γ emitter to be extracted.…”

Hyperfine Interactions in Chromium Chalcogenide Spinels

“…An interesting question is the behaviour of a Cd-atom in our compounds. TDPAC offers the possibility to measure with the probe u l m C d [6], an isomer with a half life of 49 min, which is Cd at any time. After-effects are excluded for these probes and impurity complications as well.…”

“…Some to the method time differential perturbed angular correlations (TDPAC) [5,6]: We measure the time dependent anisotropy A 2 G 2 (t) of two y-quanta emitted in succession. This A 2 G 2 (t) reflects the nuclear spin precession as a consequence of the hyperfine interaction.…”