Información específica de los elementos sobre la estructura local y el estado electrónico de los materiales
La espectroscopia de absorción de rayos X (XAS, del inglés “X-Ray Absorption Spectroscopy”) es una potente técnica analítica utilizada para estudiar la estructura atómica local y el estado electrónico de los materiales. A diferencia de las técnicas de difracción que revelan una estructura cristalina de largo alcance, la XAS proporciona información específica del elemento sobre el entorno inmediato que rodea a los átomos individuales.
Esto hace que la XAS sea particularmente valiosa para estudiar materiales complejos, como catalizadores, electrodos de batería, nanomateriales y óxidos funcionales.
La XAS se utiliza ampliamente en todas las disciplinas, incluidas la ciencia de materiales, la química, la física, la ciencia ambiental, y la biología. Tradicionalmente, estos experimentos se han realizado en instalaciones de sincrotrones debido a sus fuentes de rayos X de alta intensidad. Sin embargo, el acceso a estas instalaciones es limitado y el tiempo de haz es altamente competitivo, lo que exige tiempo y recursos valiosos.
Con instrumentos modernos de laboratorio como Empyrean, las mediciones de XAS ahora se pueden realizar directamente en el laboratorio, lo que proporciona un acceso práctico a la caracterización química y estructural avanzada.
En un experimento de espectroscopia de absorción de rayos X, los rayos X de una energía definida se dirigen a una muestra. Cuando la energía de los rayos X incidentes coincide con la energía de enlace de un electrón central en un átomo, el electrón se excita a un estado desocupado o se expulsa del átomo.
Medir la fuerza con la que la muestra absorbe los rayos X a medida que la energía varía a través de un borde de absorción permite obtener un espectro de XAS.
El coeficiente de absorción se determina comparando la intensidad de los rayos X medida con la muestra y sin la muestra, y aplicando la ley de Beer-Lambert.
El análisis de la energía de rayos X incidente en un rango alrededor del borde de absorción, se registra un espectro de absorción detallado. La estructura fina dentro de este espectro contiene información sobre la estructura electrónica y la disposición de los átomos que rodean al elemento absorbente.
Un espectro de XAS consta de dos regiones principales, cada una de las cuales proporciona información estructural diferente: la estructura de absorción de rayos X cercana al borde (XANES, del inglés “X-Ray Absorption Near-Edge Structure”) y la estructura fina de absorción de rayos X extendida (EXAFS, del inglés “Extended X-Ray Absorption Fine Structure”).
Obtenga más información sobre cada una a continuación.
La región cercana al borde de absorción (normalmente dentro de ~50 eV) se conoce como XANES.
La XANES es altamente sensible a los siguientes factores:
Esto hace que la XANES sea particularmente útil para estudiar los cambios en el estado químico y los procesos de reacciones oxidación-reducción.
Más allá de la región cercana al borde, se encuentra la región de EXAFS, que se puede extender varios cientos de voltios de electrones por encima del borde de absorción.
Las oscilaciones observadas en la EXAFS surgen de la interferencia entre los fotoelectrones salientes y las ondas dispersas por los átomos vecinos.
El análisis de estas oscilaciones proporciona información detallada sobre lo siguiente:
La EXAFS es, por lo tanto, una potente herramienta para determinar la estructura local de los materiales, incluso en sistemas que carecen de un orden de largo alcance.
La espectroscopia de absorción de rayos X (XAS, del inglés “X-Ray Absorption Spectroscopy”) proporciona información detallada sobre el entorno químico y la estructural local de elementos específicos dentro de un material.
La información clave que se puede obtener a partir de la XAS incluye lo siguiente:
Debido a que la XAS es específica del elemento, puede sondear selectivamente elementos individuales incluso en mezclas complejas o materiales de fases múltiples.
Las instalaciones de sincrotrones proporcionan potentes fuentes de rayos X, pero el acceso a menudo es limitado y los experimentos deben programarse con mucha anticipación.
La XAS de laboratorio permite a los investigadores:
Con Empyrean XAS, los investigadores obtienen un acceso flexible a la XAS directamente en su propio laboratorio.
Descubra cómo la espectroscopia de absorción de rayos X respalda la investigación en áreas clave de aplicación:
Agregue información de la composición química local a su plataforma multipr...
La XAS ahora está disponible exclusivamente en la plataforma Empyrean, para que pueda obtener información de nivel de sincrotrón sin salir de su laboratorio. Empyrean combina de manera única la difracción de rayos X (XRD, del inglés “X-Ray Diffraction”), la dispersión de rayos X, la adquisición de imágenesy la XAS en una sola plataforma de investigación modular.
Un Empyrean habilitado para XAS incluye lo siguiente:
Esta integración única permite a los investigadores obtener información estructural y electrónica, todo desde una sola base de instrumento, incluida la identificación y cuantificación de fases