Az oxigénsztöchiometria hatása ABO3 típusú (A: Ba, Sr, Ca, lantanidák, B: Fe, Co) perovszkitok és rokon oxidok szerkezetére és fizikai tulajdonságaira = The influence of oxygen stoichiometry on the structure and physical properties of ABO3 type (A: Ba, Sr, Ca, lanthanoids, B: Fe, Co) perovskites and related oxides.

Kutatási projektünk legfontosabb témája a La0.8Sr0.2CoO3  vizsgálata volt emissziós Mössbauer-spektroszkópia segítségével. E kolosszális mágneses ellenállást mutató anyagon a paramágneses és ferromágneses fázis együttes jelenlétét eddig soha nem látott széles tartományban tapasztaltuk, amit változatos méreteloszlású ferromágneses klaszterek létrejöttével értelmeztünk. Megállapítottuk, hogy a Mössbauer-izomereltolódás értéke a ferromágneses fázisban kisebb, mint a paramágneses fázisban, és ez a ferromágneses fázis megnövekedett vezetőképességével hozható összefüggésbe. Ezzel először láttuk be, hogy egy ilyen CMR anyagban fémes vezetés ténylegesen csak a ferromágneses fázishoz kötődik. Először mutattuk meg, hogy az oxigéntartalom csökkenése a rácsban megjelenő vakanciák hatására csökkenti az átlagos mágnesesklaszter-méretet, mivel a hiányzó oxigének megszakítják a mágneses (dupla) kicserélődési kölcsönhatás láncolatát. Ezek az eredmények jelentősen hozzájárulnak a CMR-anyagok mágneses viselkedésének megértéséhez. | As a first proirity within our research project, we have investigated La0.8Sr0.2CoO3  by the help of emission Mössbauer spectroscopy. Co-existence of the ferromagnetic and the paramagnetic fraction was observed in an unprecedentedly wide temperature interval in this colossal magnetoresistant material. This was attributed to the formation of magnetic clusters of variuos sizes. It was found that the Mössbauer isomer shift in the ferromagnetic phase is lower than in the paramagnetic phase, which was interpreted on terms of increased conductivity in the ferromagnetic phase. It was verified at the first time that metallicity is connected solely to the ferromagnetic fraction of the sample. It was demonstrated also at the first time that oxygen removal from the material decreases the average size of the magnetic clusters through injection of vacancies. Oxygen vacancies cut clusters into smaller parts because the chain of double exchange interaction is interrupted due to missing oxygens. These results are important contributions to the understanding of the magnetic behavior of CMR materials

Mágneses ellenállást mutató perovszkitok és spinellek vizsgálata Mössbauer-spektroszkópiával, mágneses és röntgendiffrakciós módszerekkel = Mössbauer spectroscopic, magnetic and x-ray diffraction studies of some perovskite and spinel materials possessing magnetoresistivity

I. Kutatásunk legfontosabb eredménye, hogy összefüggést tudtunk felmutatni a vizsgált kobaltát perovszkitok lokális elektromos és mágneses szerkezete és az általuk mutatott mágneses ellenállás között. Sikerült felvázolni a La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3 (0 < y < 0,3) perovszkitok mágneses fázisdiagramját, részletesen elemezni tudtuk a különböző fázisok természetét, valamint a lantánionok európiummal való cseréjével megállapítottuk a ritkaföldfém lokális elektromos állapotát. Egy újabb kísérletsorozat során elkészítettük, karakterizáltuk és megvizsgáltuk a La1-xSrxFe0.025Co0.975O3 (0 < x < 0,25) összetételű perovszkitokat is. Eredményeink alapján megállapítottuk, hogy a mágneses ellenállás kiváltó oka a vizsgált perovszkitokban a nanoméretű elektromos-mágneses fázisszeparáció lehet. II. A pályázat másik kutatási témájának keretén belül növények vasfelvételi mechanizmusait vizsgáltuk Mössbauer-spektroszkópia segítségével uborka és búza felhasználásával. Bizonyítottuk az ún. I. stratégiai csoportba tartozó növények redukción alapuló vasfelvételi mechanizmusát és rámutattunk a Cd vasfelvételt (és transzportot) gátló hatásaira. Emellett biomineralizációs és szintetikus folyamatokban képződő jarozitok szerkezetét tanulmányoztuk PXRD és Mössbauer-spektroszkópiai módszerekkel. UV-látható spektrofotometria és Mössbauer-spektroszkópia alkalmazásával megvizsgáltuk a növényélettani szempontból jelentős indol-3-ecetsavnak a vas(III)-mal történő reakcióinak mechanizmusát és kinetikáját. | I. Our primer finding is that we were able to correlate the observed local electronic and magnetic properties of the investigated cobaltate perovskite samples with their magnetoresistance. We presented the magnetic phase diagram of La0.8Sr0.2Co1-yFeyO3 (0 < y < 0.3) perovskites, and we analyzed the nature of the depicted magnetic phases. Moreover, by replacing the lanthanum ions with europium, using 151Eu Mössbauer spectrometry we have determined the local electronic structure of the rare-earth cation, as well. We have also prepared and characterized La1-xSrxFe0.025Co0.975O3 (0 < x < 0.25) samples and performed several experiments on them. Due to our results, we were able to determine the possible source of the magnetoresistance of the investigated family of perovskites, being the nanosize electronic-magnetic phase separation. II. In the second part of the project, the iron-uptake mechanisms of plants were investigated by Mössbauer spectroscopy, using cucumber and wheat as model plants: direct evidence for the strategy I iron-uptake mechanism was given and the inhibitory effects of Cd on the iron-uptake and transport were demonstrated. The structure of jarosites formed during biomineralization and synthetic processes were studied with the help of PXRD and Mössbauer spectroscopy. The mechanism and the kinetics of the reaction of the plant hormone indole-3-acetic acid with iron(III) was discussed in detail using UV-Vis spectrophotometry and Mössbauer spectroscopy

Quantitative real-time PCR analysis of the utilization of an iron-containing nanomaterial by a dicot model plant

Since plants represent the primary source of iron in human consumption, iron deficiency is among the most common nutritional disorders. Due to suboptimal soil conditions (alkaline pH or high carbonate content) iron can precipitate in the soil that reduces its availability for plants in many agricultural areas. The applications of iron-containing nanoparticles such as nanoferrihydrite (NH) as fertilizer ingredients could be effective to treat iron deficiency of plants. NH is thought to be effective in increasing the available iron content of soils, providing a stable but efficient iron supply even at alkaline pH, similarly to commercial chelates and complexes like Fe-EDTA and Fe-citrate, respectively. Moreover, testing the utilisation of a new substance requires a reliable system. Molecular biological methods contribute testing the utilisation of the nanoparticles in the iron uptake of plants. Quantitative real-time PCR (qRT-PCR) is found appropriate for measuring the gene expression of key components of the iron uptake system. Here we focused on the root iron uptake system in a dicot model plant, cucumber (Cucumis sativus L. cv. Joker F1). A key enzyme of this system is the ferric-chelate oxidoreductase (FRO1) – an iron deficiency inducible membrane bound enzyme that is responsible for the reduction of iron at the root surface. We identified the homolog of Arabidopsis Fro2 gene in cucumber genome. Furthermore, to investigate the bio-utilisation of iron content of NH by cucumber roots, changes in the expression of CsFro1 were monitored by qRT-PCR upon NH treatment. The results indicate that the expression of CsFro1 is enhanced by iron deficiency but upon NH treatment it started to decrease and the tendency for decrease has become apparent within thirty minutes. This proves that the utilization of the iron content of NH has been carried out in a very short time frame. Moreover, molecular methods can be successfully used in testing the effects of nanomaterials and thus the results contribute to adjusting the proper dosage of the material, which can successfully cure iron deficiency of plants

Elektrokémiailag-, párologtatással, ionkeveréssel és gyorshűtéssel előállított, mikrokristályos, amorf és kristályos ötvözetbevonatok és másként előállított rokonanyagok összehasonlító vizsgálata Mössbauer-spektroszkópiával és egyéb módszerekkel = Comparative investigations of electrochemically prepared, evaporated, ion beam mixed, rapidly quenched and ball milled microcrystalline, amorphous and crystalline alloys and related compounds by Mössbauer spectroscopy and other methods

Sikerült elsőként eddig nem ismert Co-Sn-Fe ternér valamint új Sn-Fe binér ötvözeteket előállítani nagy áramsűrűséget, speciális adalékanyagot és nagysebességű elektrolit-áramoltatást alkalmazó elektrokémiai leválasztás útján, amely bevonatok a Li elektródú telepekben nagyhatásfokú elektródként valamint környezetbarát korrózióálló anyagokként lehetnek alkalmazhatók. Az ötvözeteknek a 57Fe valamint 119Sn Mössbauer-spektroszkópiai vizsgálata az előállítási paraméterek függvényében többek között azt mutatta, hogy az ötvözetek túlnyomó részben új, eddig nem ismert fázisokból állnak. Ezek termikus úton nem állíthatók elő és nem szerepelnek az egyensúlyi fázisdiagramban sem. A Sn-Co-Fe ternér és az Sn-Fe binér ötvözetek amorf szerkezetűek és ferromágnesesek. Sikerült olyan új elektrokémiai előállítási paramétereket találnunk metastabilis fázisokat tartalmazó, korrózióálló, szupravezető kompozit huzalokban alkalmazható Fe-Cr-Ni ötvözetbevonatok előállítására, amelyeknél ezen fémrétegek rövid távú kémiai rendezettsége, elem- és fázisösszetétele, morfológiája és mágneses paraméterei célszerűen és finoman beállíthatók az elektrokémiai paraméterek alkalmas megválasztásával. Az amorf vas képződését mutattuk ki elektrokémiailag leválasztott α-Fe bevonatokon nagyenergiájú nehézion besugárzás hatására első ízben. Azt is sikerült kimutatnunk a 57Fe Mössbauer-spektroszkópia segítségével, hogy nemcsak a nagyenergiájú (250 MeV) hanem a kisenergiájú (40 keV) nehézion besugárzás is részleges amorf Fe kialakuláshoz vezet párologtatott α-Fe vékonyrétegekben. | We have succeeded to prepare previously not known Co-Sn-Fe ternary and new Sn-Fe binary alloys by electrochemical depositions using high current density, special complexant and high speed of electrolyte circulation. These coatings can be applied as high performance electrodes in Li-batteries and environmentally acceptable corrosion resistant materials. 57Fe and 119Sn Mössbauer investigations of these alloys showed among others that the alloys consist dominantly of new, previously not known metastable phases which never occur in thermally prepared alloys and can not be expected from the equilibrium phase diagram. These Co-Sn-Fe and Sn-Fe alloys proved to be amorphous and ferromagnetic. We have succeeded to find electrochemical parameters for the preparation of corrosion resistant Fe-Ni-Cr and Ni-Cr alloy coatings containing metastable phases, which alloys can be applied as substrates in superconducting composite wires. The chemical short range order, elemental and phase composition, morphology and magnetic properties of the metal layers can be appropriately and finely adjusted by the help of suitably chosen electrochemical parameters. We have shown the formation of amorphous Fe in electrochemically deposited a-Fe coatings due to the irradiation with energetic heavy ions. By the help of Mössbauer spectroscopy we have also shown the partial formation of amorphous iron in evaporated a-Fe thin films not only due to the energetic (246 MeV) but also due to the low energy (40 keV) heavy ion irradiation

Novel iron complexes with glyoximes, schiff bases and boric acid derivatives : synthesis, physico-chemical analysis and biological study

Iron(II) clathrochelate complexes obtained with glyoximes are macrobicyclic ligand systems, which completely encapsulate the metal ion, and are formed under mild conditions with high yields [1]. In particular, the riblike-functionalized clatrochelates both with the inherent and with the terminal closo-borate substituents synthesized recently have been proposed as new radiopharmaceuticals for boron neutron capture therapy of cancer [2]. In our research work new iron(II) complexes were synthesized with -glyoximes, boric acid derivatives, amines, Schiff bases, such as [Fe(Me-Pr-Glyox)3(BO–Et)2], [Fe(Et-BuGlyox)3(BO–R)2] (R = methyl, propyl, butyl), [Fe(phenyl-Me-GlyoxH)2(amine)2], [Fe(Et-BuGlyoxH)2(amine)2], [Fe(2-heptanone)2(en)(amine)2], where GlyoxH, Glyox = mono- or bideprotonated glyoxime, en = ethylenediamine and the used amines: dibutylamine, 3-picoline, 4-aminopyridine, 6-amino-3-picoline, 3-amino-1-propanol, imidazole, 2-aminopyrimidine, 3- methylpiperidine, 3-amino-1H-1,2,4-triazole. For preparation ironII -sulfate was dissolved in water and mixed with alcoholic solution of the glyoxime, then the corresponding amines and the other complexing agents were added. The mixture so obtained was refluxed under inert atmosphere. The molecular structures of our products were studied by IR, Mössbauer and UV–VIS spectroscopies, mass spectrometry (MS) and thermoanalytical measurements (TG-DTG-DTA). The biological activity, like antimicrobial effect, was studied for a few bacteria

Iron Nanoparticles for Plant Nutrition: Synthesis, Transformation, and Utilization by the Roots of Cucumis sativus

Nanotechnology has been evolving in the past decades as an alternative to conventional fertilizers. Ferrihydrite nanoparticles that model the available Fe pool of soils are proposed to be used to recover Fe deficiency of plants. Nevertheless, ferrihydrite aqueous suspensions are known to undergo slow transformation to a mixture of goethite and hematite, which may influence its biological availability. Several nanocolloid suspensions differing in the surfactant type were prepared for plant treatment and fully characterized by transmission electron microscopy and 57Fe Mössbauer spectroscopy supported by magnetic measurements. The rate of transformation and the final mineral composition were revealed for all the applied surfactants. Nanomaterials at different stages of transformations were the subject of plant physiological experiments aiming at comparing the behavior and plant accessibility of the manufactured suspensions of nanoscale iron(III) oxide and oxide–hydroxide particles