ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы МАГНИТОРЕЦЕПЦИЯ И МАГНИТНЫЕ МИНЕРАЛЫ У ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ из "Биогенный магнетит и магниторецепция Новое о биомагнетизме Т.2" Связь между биогенным минеральным магнетитом и чувствительностью к магнитному полю твердо доказана пока лишь для магниточувствительных бактерий тем не менее гипотеза об основанной на магнетите магниторецепции позволяет уже сейчас сделать целый ряд вполне доступных проверке предсказаний, касающихся биохимии и поведения воспринимающих магнитное поле организмов. Очевидно, частицы магнетита должны локализоваться где-то внутри организма. Предполагают также существование специализированных рецепторов, способных реагировать на перемещения прикрепленных или входящих в состав рецептора частиц магнетита, и таким образом передавать полученную информацию о геомагнитном поле в нервную систему организма. По аналогии с магнетизмом горных пород, можно предположить, что эти частицы одинаково и постоянно намагничены, а их размеры соответствуют размерам одиночных магнитных доменов. Скорее всего кристаллы магнетита представляют собой продукт биохимического осаждения, а не экзогенные неорганические частицы. Эти и другие предсказания, вытекающие из гипотезы магниторецепции, основанной на магнетите, находятся в центре внимания в этом разделе они явились стимулом для большинства экспериментальных работ в новой области. [c.5] Вероятность / поглощения без отдачи зависит от М , и колебательных спектров твердого тела, а также от температуры, уменьшаясь с ее увеличением. Эти и некоторые другие обстоятельства ограничивают число изотопов, для которых может наблюдаться резонансное поглощение. [c.9] Чаще всего в качестве источника у-квантов с энергией 14,4 кэВ при мёссбауэровской спектроскопии железа, присутствующего в различных образцах, используют радиоактивный Со, который распадается с образованием Ре с периодом полураспада, равным 270 сут. Испускание у-квантов, как и их поглощение, сопровождается отдачей, но, если радиоактивные ядра включены в кристаллическую решетку, эффект отдачи может отсутствовать. На практике Со, образующийся в циклотроне, вносят путем электроосаждения в поверхностный слой металлической подложки из хрома, меди, родия, палладия или платины. [c.9] К наиболее важным характеристикам, определяющим форму спектра, относятся 1) изомерный сдвиг 2) квадрупольное расщепление 3) магнитное сверхтонкое расщепление (рис. 13.2). Соответствующие взаимодействия приводят к смещению или расщеплению энергетических уровней ядра и могут быть представлены в виде произведения ядерных и электронных составляющих. Ядерные составляющие определяются экспериментально измеряемыми характеристиками соответствующих ддерных энергетических уровней. Электронные составляющие зависят от электронного окружения. Их определение позволяет получить информацию об электронной структуре образца. [c.10] Если симметрия окружения атома железа меньше кубической, то в результате взаимодействия ядерного квадрупольного момента с градиентом электрического поля, обусловленным асимметричным распределением электронной плотности, может происходить расщепление ядерного уровня с энергией 14,4 кэВ. Поскольку этому уровню соот-вествует спин /= /2, степень его вырождения равна (2/+ 1), т.е. четырем. Из-за квадрупольного взаимодействия этот уровень расщепляется на два подуровня, каждый из которых дважды вырожден. Спектр поглощения представлен двумя пиками одинаковой интенсивности (в случае поликристаллического поглощающего образца). Величина расщепления АЕц непосредственно характеризует градиент электрического поля, зависящий от локального электронного окружения и орбитального углового момента. Трехвалентное железо Ре (в высокоспиновом состоянии) имеет наполовину заполненную З -оболочку, и его орбитальный угловой момент равен нулю, поэтому величина квадрупольного расщепления для него обычно мала, 1,0 мм/с. У двухвалентного железа Ре на следующей за наполовину заполненной З -оболочкой имеется дополнительный электрон, поэтому Ре может обладать нескомпенсированным орбитальным угловым моментом, что приводит к значительному квадрупольному расщеплению с А ц 2,0 мм/с. [c.11] Магнитное поле вызывает прецессию магнитного момента ядра с частотой VL, пропорциональной напряженности поля время одного оборота называется временем ларморовской прецессии. Для атома Ре с I Ям 1 = 500 кЭ оно равно 10 с. Если частота колебаний напряженности поля или изменения его знака, обусловленные флуктуациями атомного магнитного момента, меньше, чем время ларморовской прецессии, то магнитное расщепление не наблюдается и мёссбауэровский спектр представляет собой одну линию (или квадрупольный дублет). Как правило, именно такая картина имеет место в случае парамагнитных атомов железа. В то же время для соединений, в которых железо находится в ферро-, ферри- или антиферромагнитном состоянии, когда каждый атомный магнитный момент жестко ориентирован в кристаллической решетке, в спектре наблюдаются все шесть линий. С повышением температуры и достижением точки Кюри или точки Нееля (температуры исчезновения магнитной упорядоченности), выше которой вещество становится парамагнитным, расщепление пропадает и спектр сжимается в одну линию (или квадрупольный дублет). [c.12] Магнитное расщепление может наблюдаться и в парамагнетиках. [c.12] В парамагнетиках, где атомный момент параллелен Яо, это векторное уравнение сводится к скалярному и величина просто прибавляется к Яьг или вычитается из нее. Поскольку величина Ны обычно отрицательна, напряженность результирующего поля равна разности Ны и Н . Например, в случае атомов Ре с [Яы 1 = 500 кЭ, помещенных при низкой температуре во внешнее поле напряженностью 60 кЭ, будет наблюдаться расщепление, соответствующее полю напряженностью 440 кЭ. Во-вторых, относительная интенсивность спектральных линий зависит от ориентации Я относительно направления распространения у-излучения. Если у-кванты распространяются параллельно направлению поля, то интенсивности шести линий спектра относятся как 3 0 1 1 0 3. Если у-кванты распространяются перпендикулярно направлению поля, то отношение интенсивностей равно 3 4 1 1 4 3. В поликристаллическом, магнитно упорядоченном образце отношение интенсивностей усредняется и имеет вид 3 2 1 1 2 3. [c.13] 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. [c.14] Величина изомерного сдвига относительно металлического железа при комнатной температуре. [c.18] Вернуться к основной статье