MÖSSBAUER EFFECT (ME) OF IMPURITIES IN HYDROGEN-LOADED PALLADIUM

Résumé
Il a déjà été montré [1] que le déplacement isomérique (IS) de l'effet Mössbauer de ¹⁹⁷Au, ¹⁹⁵Pt, ¹⁹³Ir et ⁹⁹Ru dilués dans le palladium présente des variations systématiques quand la matrice est chargée d'hydrogène. La variation de IS correspond toujours à une diminution de la densité électronique au noyau de l'impureté. Dans le présent travail, nous suggérons que deux aspects fondamentaux doivent être soulignés lors de l'interprétation de ces résultats : 1) Pour tous les isotopes, la variation de IS avec la concentration d'hydrogène indique la présence des phases α et β dotées de valeurs différentes de IS. ⁹⁹Ru semble être l'isotope donnant la meilleure résolution pour étudier des diagrammes de phase. 2) Le problème de l'interprétation de changements systématiques de IS lors du passage de la phase α à la phase β, pour les isotopes ci-dessus. A propos de la deuxième question, nous suggérons qu'un traitement convenable consiste à traiter l'impureté comme un centre de dispersion des électrons de conduction de la matrice. Les données d'entrée sont : a) les différences de structure électronique entre les atomes de l'impureté et de la matrice (effets de charge et de noeud) ; b) la structure des bandes des états de conduction de la matrice (Pd ou Pd-H_0.7). Il est important d'observer que l'évaluation du potentiel d'impureté qui détermine les densités électroniques qui contribuent au IS, dépend de la solution des problèmes de dispersion dans lesquels a) et b) sont des conditions initiales. Des modifications de a) (substitution d'une impureté par une autre) ou de b) (modification de la structure de bande en allant de Pd à Pd-H_0.7) doivent montrer des variations de IS (observées expérimentalement). Dans un travail récent [2], il a été montré par la technique XPS que les structures de bande de Pd-H et Pd sont différentes. Ainsi par exemple, la phase β (H/Pd = 0,7) présente de nouveaux états situés immédiatement au-dessous du fond des bandes correspondant au Pd. Avec les arguments ci-dessus nous arrivons à la conclusion que la systématique de IS des impuretés dans le Pd et Pd-H reflète l'importance des conditions a) et b). Ces arguments renforcent ainsi notre idée que le même point de vue s'applique à la systématique du IS dans les alliages dilués des métaux de transition [3]. Une formulation théorique générale traitant l'impureté comme un centre de dispersion selon le point de vue ci-dessus, a été précédemment établie [4]. Cependant, des résultats numériques ne peuvent être obtenus qu'au moyen d'approximations importantes, ce qui ne permet pas la comparaison détaillée avec des résultats expérimentaux. En dépit de cela, on peut s'attendre à ce que des tendances générales puissent apparaître même en utilisant des modèles élémentaires et des approximations convenables.

Abstract
Previously [1] it was shown that the Isomer Shift (IS) of ME of ¹⁹⁷Au, ¹⁹⁵Pt, ¹⁹³Ir and ⁹⁹Ru diluted in Palladium exhibited systematic changes when the host is loaded with hydrogen. The IS changes always correspond to a decrease of the electronic density at the impurity nuclei. In this work we suggest that in interpreting these results two basic features should be emphasized : 1) For all isotopes the change of IS with hydrogen content indicates the presence of α and β phases with two distinct values of IS. ⁹⁹Ru seems to be the isotope of best resolution for the purpose of studying phase diagrams ; 2) The remaining problem of interpreting the systematic changes of IS, in going from α to β phase, for the above mentioned isotopes. Concerning the second question we propose that an appropriate formulation consists in treating the impurity as a scattering center for the matrix conduction electrons. The input data are : a) differences in electronic structure between the impurity and host atoms (charge and node effects) ; b) the band structure of the matrix conduction states (Pd or Pd-H_0.7). One should note that the self consistent evaluation of the impurity potential, which determines the electronic densities of interest to IS, depends on the solution of the scattering problems in which a) and b) are initial conditions. Changes in conditions a) (substitution of an impurity for another) or b) (modification of the band structure when one goes from Pd to Pd-H_0.7) should give rise to IS variations (experimentally observed). In a recent paper [2] it was shown by XPS technique that the band structure of Pd-H and Pd are différent ; e.g. the β phase (H/Pd 0.7) has new states just below the bottom of the corresponding d bands of Pd. From the above arguments we come to the conclusion that the IS systematics of ME of impurities in Pd and Pd-H reflect the importance of items a) and b). They also reinforce our opinion that the same point of view applies for the systematics of IS in diluted alloys of transition metals [3]. A general theoretical formulation which treats the impurity as a scattering center along the lines above mentioned has previously been done [4]. Numerical results, however, can only be obtained using drastic approximations which rules out detailed comparison with experimental results. Not with standing one would expect that general trends should emerge even using crude models and adequate approximations.