Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Киршвинк Дж. -> "Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2" -> 5

Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.

Киршвинк Дж. Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 — М.: Мир, 1989. — 525 c.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка): biogenniymagnetitt21989.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 223 >> Следующая

С помощью мёссбауэровской спектроскопии можно наблюдать суперпарамагнетизм в малых частицах вещества, обладающего магнитной упорядоченностью. Это явление обусловлено происходящим под дейст-
вием тепловых флуктуаций изменением ориентации векторов намагниченности (или ориентации намагниченности подрешеток в случае антиферромагнетиков) относительно энергетически эквивалентных кристаллографических осей. Соответствующие состояния разделены энергетическими барьерами, высота которых пропорциональна KV, где К-энергия магнитной анизотропии на единицу объема, V- объем частицы. Каждое вещество, обладающее магнитными свойствами, характеризуется своим значением К. Частота переходов определяется как
/=/оехр(— KV/2kBT), (5)
где /0-константа, кв-постоянная Больцмана. Как мы уже отмечали, изменения мёссбауэровского спектра происходят при /~vL-частоте ларморовской прецессии. В случае Fe3 + , для которого |#hf| = 500 кЭ, vL ~ 107 с-1. В соответствии с уравнением (5) для частиц данного размера это условие выполняется при определенной температуре Тв. При Т< Тв наблюдается полное магнитное расщепление спектра, а при Т> Тв - сжатый или парамагнитный спектр (одна линия или квадрупольный дублет). Если частицы образца различаются по размерам, то условие / = vL для них будет выполняться при разной температуре. При этом существует интервал температур, в котором состоящий из шести линий и сжатый спектры наблюдаются одновременно, причем интенсивность первого с повышением температуры уменьшается, а второго увеличивается. Примером такого рода может служить железосодержащий белок ферритин (см. ниже). Следует отметить, что условия, при которых можно наблюдать явление суперпарамагнетизма с помощью мёссбауэровской спектроскопии, отличаются от таковых для случая измерения намагниченности. Если/= 1 с-1, то остаточная намагниченность очень быстро исчезает, и тем не менее по временным масштабам, характерным для мёссбауэровской спектроскопии, суперпарамагнитное состояние оказывается достаточно стабильным.
1.3. Спектроскопия оксидов и гидроксидов железа
Мёссбауэровская спектроскопия применялась для исследования состояния железа во многих соединениях и минералах. Поскольку оксиды и гидроксиды железа наиболее интересны с точки зрения процессов его биоминерализации, ниже мы кратко рассмотрим их спектральные характеристики.
a-Fe203, гематит, имеет плотно упакованную решетку из атомов кислорода и расположенных по вершинам октаэдра атомов Fe3 + . Температура магнитного упорядочения составляет 950 К. Вплоть до 250 К магнитная упорядоченность носит антиферромагнитный характер. При 250 К происходит переход, известный как переход Морина, в слабо ферромагнитное состояние, во время которого две подрешетки поворачиваются относительно друг друга, что приводит к появле-
Скорость, мм/с
Рис. 13.4. Мёссбауэровский спектр a-Fe203 при комнатной температуре.
нию слабого результирующего магнитного момента. Мёссбауэровский спектр состоит из шести линий; величина магнитного расщепления соответствует полю 515 кЭ при комнатной температуре и 540 кЭ при
4,2 К (рис. 13.4). Во время перехода Морина спектр претерпевает незначительные изменения (van der Woude, 1966).
Y-Fe203, маггемит, имеет шпинельную структуру (XY204), где X-атомы Fe3 + , расположенные в вершинах тетраэдра, а Y-октаэдри-чески упорядоченные атомы Fe3 + . Ориентация магнитных моментов атомов железа, занимающих позиции X и Y, антипараллельна, поэтому Y-Fe203 является ферримагнетиком. Мёссбауэровские спектры атомов железа, находящихся в этих двух положениях, почти одинаковы, но их можно различить при наложении внешнего магнитного поля. Для атомов железа, занимающих положения X и Y, значения Ны при комнатной температуре составляют 490 и 500 кЭ соответственно (Armstrong et al., 1966).
Fe304, магнетит, имеет обращенную шпинельную структуру (XY204); здесь Х-тетраэдрически координированные атомы Fe3 + , а два атома Y - Fe2 + и Fe3 + - расположены в вершинах октаэдра. Эта структура ферримагнитна; магнитные моменты октаэдрически координированных атомов Fe2+ и Fe3+ параллельны друг другу и антипараллельны магнитному моменту атомов Fe3 + , расположенных в вершинах тетраэдра. При комнатной температуре происходит быстрый обмен электронами между атомами железа, занимающими положение Y, и мёссбауэровский спектр состоит из двух перекрывающихся спектров, один из которых отвечает атомам Fe3+ в положении X, а другой представляет собой усредненный спектр атомов Fe2+ и Fe3 + , занимающих положение Y (рис. 13.5, А). У второго из упомянутых спектров сверхтонкое расщепление (Ны = 453 кЭ) меньше, а изомерный сдвиг более положителен, чем у спектра атомов железа в положении X (Ны = 491 кЭ); это связано с
Рис. 13.5. Мёссбауэровский спектр Fe304 при комнатной температуре (Л) и при 80 К (Б).
большей восстановленностью атомов железа в положении Y. При температуре ниже ~ 120 К (температура так называемого перехода Вервея) Fe304 имеет сложную магнитную структуру, что отражается на характере спектра: он состоит из двух лишь частично разрешенных перекрывающихся спектров со значениями Ны, равными 500 и 480 кЭ соответственно (рис. 13,5, Б). Первый из них порождается атомами Fe3 + , занимающими положения X и Y и имеющими, как и в y-Fe203, сходные спектры. Второй спектр порождается атомами Fe2+ в положении Y (Banerjee et al., 1967; Hargrove, Kundig, 1970).
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 < 5 > 6 7 8 9 10 11 .. 223 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed