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Spectrocopie nucléaires : RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) - Spectroscopie Mössbauer
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Une partie de l'équipe du LSDRM de l'IRAMIS !

RMN (Résonance Magnétique Nucléaire) :

Soumis à un champ magnétique, certains noyaux atomiques se comportent comme de minuscules boussoles qui s'orientent par rapport à celui-ci. L'énergie mise en jeu dans l'interaction entre le noyau atomique et le champ magnétique varie d'un atome à l'autre : le magnétisme nucléaire permet donc en principe d'analyser la matière.

Magnétisme nucléaire : un jeu collectif :
Prenons le cas d'un atome dont le spin nucléaire peut prendre deux valeurs : +1/2 ou -1/2. En l'absence de champ magnétique, les noyaux présents dans un échantillon de matière se répartissent sur ces deux états de spin en deux populations égales. Le magnétisme nucléaire provient de l'écart infime entre les populations de spin +1/2 et -1/2, lorqu'un champ magnétique est appliqué. La somme des moments individuels des noyaux représente le moment magnétique global de l'échantillon, équivalent à un aimant fictif qu'on peut assez bien décrire de manière classique.

 

Pour mesurer le moment magnétique nucléaire global d'un échantillon, on le plonge dans un champ magnétique continu très intense qui favorise une des populations (1). On perturbe ensuite ces populations de spin en appliquant un champ magnétique alternatif à haute fréquence (radiofréquence)  (2). L'énergie d'interaction est choisie de façon à coïncider exactement avec la différence d'énergie entre les deux états de spin. Le moment magnétique nucléaire est basculé dans un plan perpendiculaire au champ continu puis, entreprend un mouvement de rotation autour de l'axe défini par ce champ, à la même fréquence que le champ alternatif. C'est le phénomène de résonance magnétique nucléaire. L'aimant équivalent revient lentement à son état initial. (3). Ce mouvement de rotation induit un courant alternatif dans une bobine : c'est le signal détecté par RMN. (4)

Voir le dossier : RMN et IRM à l'IRAMIS (2006).

 

La Spectroscopie Mössbauer :

L'effet Mössbauer, découvert en 1958 par R. Mössbauer, est la possibilité d'émission puis absorption sans recul d'un photon γ par des noyaux de même nature dans un réseau cristallin.  Cette technique est principalement connue pour l'étude du fer mais est également appliquable à toute espèce chimique présentant un spin nucléaire non nul.

L'échantillon est excité par un rayonnement gamma (photons) dont on fait varier l'énergie. Le détecteur est placé derrière l'échantillon pour enregistrer un spectre d'aborption aux énergies correspondant à l'énergie de transition nucléaire.

 

Maj : 14/10/2013 (118)

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