Dla wysokich temperatur > 

Θ

D

 

stała siłowa zależy od wiązań żelaza  

(pierwszej strefy koordynacyjnej;  f

v

) oraz wiązań dalszych z białkiem f

col

  

(druga, trzecia , … strefa koordynacyjna; f

i

) 

gdzie  

n 

–numer strefy koordynacyjnej 

Dla pierwszej sfery koordynacyjnej 

próbnika (np. żelaza NHFe) ( T < Θ

D 

) 

n 

–numer strefy koordynacyjnej 

v 

dla nisko-spinowego Fe

2+   

otrzymano f

v

 

≈ 46 N/m 

dla wysoko-spinowego Fe

2+   

otrzymano f

v

 

≈ 20 N/m 

Dla pierwszej sfery koordynacyjnej żelaza NHF ( T > Θ

D 

) 

dla nisko spinowego Fe

2+   

otrzymano f

col

 

≈ 6.6 N/m 

dla wysoko spinowego Fe

2+   

otrzymano f

col

 

≈ 2.0 - 2.7 N/m 

Uzyskana 

wartość stałej siłowej  f

col

 

z pomiarów rozpraszania neutronowego wynosi ok. 3.8 N/m  

(średnia drgań całej matrycy białkowej badanego układu).  

W przypadku  żelaza niehemowego NHFe (w bakteryjnych centrach fotosyntetycznych typu II:  

W przypadku  żelaza niehemowego w bakteryjnych centrach fotosyntetycznych typu II: 

Jest to metoda, która jest rozszerzeniem spektroskopii mössbauerowskiej na domenę 
czasową, wykorzystującą   „strukturę” czasową promieniowania synchrotronowego 
wzbudzającego przejście jądrowe (np. dla 

57

Fe prom. 14.4 keV). W NFS stosuje się 

krótkie paczki, ok. 100 ps, prom. synchrotronowego do badania deaktywacji stanu 
wzbudzonego jądra próbnika (dla 

57

Fe  - gamma-rozpad, czas życia τ

57

Fe = 141 ns). 

Interwał czasowy pomiędzy impulsami powinien być więc dłuższy od czasu τ.   

NFS: Nuclear forward scattering 

Jądrowe rozpraszanie do przodu 

Gdy prom. synchrotronowe przechodzi przez próbkę, jadro moessbauerowskie jest wzbudzane  
rezonansowo, bezodrzutowo. Z kształtu linii deaktywacji P(t) jądra ze stanu wzbudzonego 
zależnej od:  
(i) czasu życia stanu wzbudzonego 
(ii) rozszczenienia poziomów jądrowyc 
(iii) efektywnej grubości póbki 
można wyznaczyć czynnik Lamba – Moessbauera oraz parametry oddziaływań nadsubtelnych. 

































ext

e

ext

e

y

x

z

B

g

S

E

D

B

g

S

S

S

D

E

S

S

S

D

H









~

~

)

ˆ

ˆ

(

)

1

(

3

1

ˆ

2

2

2





magnetyczne pole zewnętrzne  

magneton Bohra 

operator spinu 

t

ensor opisujący wpływ oddziaływań zeemanowskich  

(anizotropia oddziaływań) 

wielkość rozszczepienia w zerowym polu  

miara odstępstwa od symetrii osiowej;  

wpływ pola ligandów poprzez oddziaływania elektronowe 

t

eff

 

– grubość efektywna próbki  

n -  

liczba jader próbnika na cm

2 

σo – przekrój czynny na jadrową absorpcję rezonansową 

Gdy dwa stany są wzbudzane jednocześnie (ω

1

 i 

ω

2

 

) i posiadaja ten sam czas życia τ  

dla promieniowania 
 
niekoherentnego                                                          koherentnego                 

NFS jest kolektywnym  
i koherentnym procesem 

„Quantum beats” 

Zależność czasowa fotonów emitowanych do przodu.  

Widoczne są charakterystyczne modulacje wynikające  

z wielokrotnego rozpraszania w próbce o skończonych  

rozmiarach  (grubość > ok. 0.1 μm), tzw. „dynamical 
beats

”, oznaczenie – ciągła linia. 

 

Gdyby nie było koherentnego wielokrotnego 

rozpraszania, to obserwowana byłaby pojedyncza 
eksponenta 

– linia przerywana. 

Zależność czasowa fotonów emitowanych do przodu, 

w obecności pola magnetycznego – przerywana linia 

dla cienkiej próbki (tzw. quantum beats”). 
 
W przypadku grubej próbki na „quantum beats” 

nakładają się „dynamical beats”. – ciagła linia i 
kropkowana obwiednia. 

W obecności pola magnetycznego 
 
 

Bez pola magnetycznego 
 
 

Przewaga NFS (zależność od czasu) nas standardową SM (zależność od energii): 

1.

Wysoka jasność i kolimacja wiązki synchrotronowej daje  na duży strumień 

    

fononów. W konsekwencji mogą być mierzone bardzo małe wymiarowo próbki 

    (0.1-1 mm

2

) i o małej zawartości próbnika (bardzo ważne dla próbek biologicznych).  

    

Dla NFS wymagany przekrój czynny dla próbki jest ok. 100-krotnie mniejszy i  czas  

    

pomiaru przynajmniej o rząd wielkości krótszy w porównaniu z SM. 

 
2. Widma NFS są właściwie wolne od szumów tła, są niewrażliwe na mechaniczne 
    drgania. 
 
3. Ze względu na liniową polaryzację promieniowania synchrotronowego metoda NFS 
    

jest szczególnie wrażliwa na kierunek nadsubtelnego pola magnetycznego. 

Przykładowe widmo NFS 
o

trzymane dla żelaza niehemowego  

zmutowanego bakteryjnego 
centrum reakcji typu II.