Techniklexikon

Hyperfeinstrukturwechselwirkung

HFS-Wechselwirkung, Gesamtheit der Wechselwirkungen, die die Hyperfeinstruktur der Atomkernniveaus im Festkörper bedingen, wie sie experimentell durch die magnetische Kernresonanz und den Mössbauer-Effekt beobachtet werden kann. Ausser der Wechselwirkung mit einem äusseren Magnetfeld und der Dipolwechselwirkung der Kernspins handelt es sich um Kopplungen, an denen fast ausschliesslich s-Elektronen beteiligt sind, da nur die Wellenfunktionen vom s-Typ am Kernort nicht verschwinden und damit den Kern beeinflussen können. Die s-Elektronen beeinflussen die Atomkernniveaus, 1) weil sie durch ihre Polarisation in einem äusseren Feld zu dem effektiven Feld am Kernort beitragen. Die dadurch bedingte Verschiebung der Kernresonanzlinien gegenüber dem freien Atom heisst Knight-Shift; 2) durch ihre Polarisation - und dem damit verbundenen Feld - infolge der Austauschwechselwirkung mit geordneten magnetischen Momenten. Den Hauptbeitrag zum Hyperfeinstrukturfeld liefern hierbei die Elektronen der abgeschlossenen s-Schalen des Atomrumpfes; 3) indem die magnetische Wechselwirkung zwischen Kernspin und Leitungselektronen analog zum indirekten Austausch zu einer Kopplung zwischen den Kernspins führt.

Da Spin und Quadrupolmoment des Kerns starr gekoppelt sind, spielen elektrische Quadrupolfelder eine ähnliche Rolle wie Magnetfelder (Zeeman-Effekt).