Informações específicas do elemento sobre a estrutura local e o estado eletrônico dos materiais
A espectroscopia de absorção de raios X (XAS) é uma técnica analítica poderosa usada para estudar a estrutura atômica local e o estado eletrônico dos materiais. Ao contrário das técnicas de difração que revelam uma estrutura de cristal de longo alcance, a XAS fornece informações específicas de elementos sobre o ambiente imediato em torno de átomos individuais.
Isso torna a XAS particularmente valiosa para a investigação de materiais complexos, como catalisadores, eletrodos de baterias, nanomateriais e óxidos funcionais.
A XAS é amplamente utilizada em diversas disciplinas, tais como ciência de materiais, química, física, ciências ambientais e biologia. Tradicionalmente, esses experimentos eram realizados em instalações síncrotron, devido às suas fontes de raios X de alto brilho. Mas o acesso a essas instalações é limitado e o tempo de feixe tem alta concorrência, o que custa tempo e recursos valiosos.
Graças a uma instrumentação laboratorial moderna, como a plataforma Empyrean, as medições XAS agora podem ser realizadas diretamente no laboratório, proporcionando acesso prático à caracterização química e estrutural avançada.
Em um experimento de espectroscopia de absorção de raios X, os raios X de uma energia definida são direcionados para uma amostra. Quando a energia dos raios X incidentes corresponde à energia de ligação de um elétron de núcleo em um átomo, o elétron é excitado a um estado desocupado ou ejetado do átomo.
Um espectro XAS é obtido através da medição da intensidade com que a amostra absorve raios X à medida que a energia é variada em uma borda de absorção.
O coeficiente de absorção é determinado pela comparação da intensidade dos raios X medida com a amostra e sem a amostra, e pela aplicação da lei Beer-Lambert.
Ao escanear a energia de raios X incidente em uma faixa ao redor da borda de absorção, um espectro de absorção detalhado é registrado. A estrutura fina dentro desse espectro contém informações sobre a estrutura eletrônica e a disposição dos átomos ao redor do elemento absorvente.
Um espectro XAS consiste em duas regiões principais, cada uma fornecendo informações estruturais diferentes: Estrutura de absorção de raios X próxima à borda (XANES) e estrutura fina de absorção de raios X estendida (EXAFS).
Saiba mais sobre cada um abaixo.
A região próxima à borda de absorção (normalmente dentro de ~50 eV) é conhecida como XANES.
A XANES é altamente sensível a:
Isso torna a XANES particularmente útil para estudar mudanças de estado químico e processos redox.
Além da região da borda próxima, há também a região EXAFS, que é capaz de estender várias centenas de volts de elétrons acima da borda de absorção.
As oscilações observadas na EXAFS surgem da interferência entre fotoelétrons enviados e ondas dispersadas por átomos vizinhos.
A análise dessas oscilações fornece informações detalhadas sobre:
O EXAFS é, portanto, uma ferramenta poderosa para determinar a estrutura local dos materiais, mesmo em sistemas que carecem de ordem de longo alcance.
A espectroscopia de absorção de raios X (XAS) fornece informações detalhadas sobre o ambiente químico e estrutural local de elementos específicos em um material.
As principais informações obtidas da XAS incluem:
Como a XAS é específica de elementos, ela pode sondar seletivamente elementos individuais mesmo em misturas complexas ou materiais multifásicos.
As instalações síncrotron fornecem fontes de raios X poderosas, mas o acesso é frequentemente limitado e os experimentos devem ser agendados com bastante antecedência.
A XAS laboratorial permite que os pesquisadores:
Com a Empyrean XAS, os pesquisadores obtêm acesso flexível à XAS diretamente em seu próprio laboratório.
Descubra como a espectroscopia de absorção de raios X apoia a pesquisa em áreas-chave de aplicação:
Adicione informações químicas locais à sua plataforma de raios X multiuso
A XAS agora está disponível exclusivamente na plataforma Empyrean, para que você possa obter insights no nível de síncrotron sem sair do seu laboratório. A Empyrean combina de forma única a difração de raios X (XRD) avançada, a dispersão de raios X, a geração de imagens e a XAS em uma única plataforma de pesquisa modular.
Um Empyrean habilitado para XAS inclui:
Essa integração exclusiva permite que os pesquisadores obtenham informações estruturais e eletrônicas, incluindo identificação e quantificação de fase, a partir de uma única plataforma de instrumentos