Metodi computazionali per il calcolo di parametri Mössbauer

La spettroscopia mössbauer si è rilevata di fondamentale importanza per lo studio di sistemi bioinorganici contenenti atomi di ferro. L’utilità di questa tecnica è anche dovuta al fatto che essa si applica a tutti gli atomi di ferro indipendentemente dal loro stato di ossidazione e dal loro stato di spin, a differenza di altri metodi spettroscopici quali l’EPR e l’MCD che sono invece limitati allo studio di specie paramagnetiche. I due più importanti parametri che si ricavano dalla spettroscopia Mössbauer sono l’isomer shift e il quadrupole splitting. Questi parametri, che dipendono rispettivamente della densità elettronica sul nucleo e dal gradiente del campo elettrico sul nucleo, forniscono informazioni sullo stato di ossidazione, lo stato di spin, e il modo di coordinazione degli atomi di ferro contenuti nel sistema molecolare. Essi sono quindi di grande utilità nella caratterizzazione di stati intermedi dei cicli catalitici di enzimi contenenti atomi di ferro, non rilevabili con altre tecniche spettroscopiche. Tuttavia, l’interpretazione e l’assegnazione di questi parametri ad una particolare specie è spesso difficile e non univoca. In questo contesto, il calcolo teorico con metodi quanto-meccanici dei parametri mössbauer, e il confronto con i dati sperimentali può essere di notevole aiuto per risolvere le ambiguità riguardanti la loro interpretazione. Lo scopo di questa presentazione è quello di fare una breve rassegna dei metodi teorici per il calcolo dei parametri mössbauer e di fornire alcuni esempi di applicazione per valutare i pregi e i limiti dell’approccio teorico. In questo contesto la presentazione inizierà con un breve introduzione sui principi fisici della spettroscopia mössbauer e dei parametri che possono essere ottenuti con questa tecnica. Si passerà poi ad esaminare il modo in cui questi parametri possono essere calcolati a livello quantomeccanico. Infine, saranno presentate alcune applicazioni per mettere in luce l’accuratezza di questi metodi nel calcolo dei parametri e le informazioni che si possono ricavare per avere una migliore interpretazione dei dati sperimentali.