局部結構
測定原子配位和鍵距
測定原子配位和鍵距
瞭解特定元素周圍的局部原子排列，對於說明材料特性和效能至關重要。
在許多材料中，特性是由原子的局部排列方式掌管，而非單看平均的晶體結構。些微失真、失序和奈米尺度變化都會對效能造成強烈影響，但對繞射技術而言仍是不可見的。
X 光吸收光譜技術 (XAS) 可透過延伸 X 光吸收精細結構 (EXAFS)，對於所選元素周圍的局部原子環境進行直接測量。這樣可針對配位數、鍵距和結構失序提供定量洞見，即使是非結晶材料也同樣實用。
當材料所表現的結構複雜度超過平均晶體結構能描述的程度時，可使用局部原子結構分析。
由於 XAS 的元素特定性，即使是複雜或異質材料，也能夠將所選元素周圍的局部結構隔離出來。
現在透過我們模組化、與時俱進的材料特性平台 Empyrean XAS，就能在實驗室中使用 X 光吸收光譜技術 (XAS)。
典型應用情境包括：
關鍵研究問題包括：
局部結構分析主要是以延伸 X 光吸收精細結構 (EXAFS) 為基礎。
吸收 X 光時，進行吸收的原子會放射光電子並從鄰近原子散射。出射波和散射波之間的干擾會在吸收光譜中產生振盪。
分析這些振盪可提供：
這樣即使在材料缺少長程序的情況下，仍可精準測定局部原子環境。
局部原子結構分析可顯示活性金屬中心的精準配位環境、鍵長和結構失真。不同於堆積晶體方法，這些方式可捕獲觸媒材料的短程序，藉以識別實際反應條件下的活性位點真實性質。
藉由建立局部結構特徵與催化活性的關聯性，即可建立結構與特性的關係，以合理設計出更有效率的觸媒反應，例如二氧化碳還原、固氮作用和碳氫化合物轉化。
在電池研究中，探測充電放電循環期間發生的原子尺度結構變化時，由於存在非晶相、失序或奈米尺度異質性的情況，因此在傳統繞射技術中通常是不可見的。透過 XAS，您可以在即時條件下，追蹤電極材料中鍵長、配位環境和相變的些微轉變，以提供結構如何與電化學狀態一同演變的動態資訊。
利用這些洞見，能將局部結構降解機制與宏觀的電池行為直接連結，以準確找出容量衰退、電壓遲滯和效率效能差的起因，進而設計出更穩定、能量密度高的電極與電解質材料。
XAS 可捕獲奈米顆粒、量子點和二維材料的真實短程序原子排列，以顯示大小、形狀和表面化學如何影響特性，例如光吸收、磁性與機械強度。
藉由在奈米材料的局部結構模體和功能特性之間建立直接連結，即可從試誤合成法邁向合理的奈米結構工程，將精準的量身訂製特性應用於潔淨能源、藥物傳遞等更多領域中。
研究人員可利用 XAFS 精確量化晶格中如何容納摻雜物種，以及其結構性影響的範圍有多廣。
藉由建立局部失真和宏觀功能反應的關聯性，即可發展出如何調諧摻雜特性、濃度和分佈的機制解析，如此便能在各種應用中將效能最佳化。
使用 EXAFS 的局部原子結構分析在同步加速器設施中已行之有年，其中必須有高通量和可調變能量才可解析精細結構特徵。儘管這些設施可提供強大功能，取用卻經常受限，而且必須事先仔細規劃實驗內容。
近期的 X 光源技術、光學和偵測器靈敏度發展有成，現在已能於實驗室環境中進行 EXAFS 測量。此演變讓研究人員能夠更例行性研究局部原子結構，避免受到因外部射束時間取用延遲的影響。
實驗室型 EXAFS 能夠進行疊代研究、比較在一致性條件下的多重樣品，以及更有效率地改進結構模型。這對於研究複雜或不斷變化的材料而言是格外寶貴的技術，因為若要瞭解結構與特性的關係，快速回饋至關重要。
新增局部化學深入解析至您的多功能 X 光平台
Empyrean XAS 平台將 EXAFS 型局部結構分析納入完全整合式實驗室系統，並與高效能繞射及其他 X 光技術結合。
這樣研究人員即可透過單一實驗工作流程，直接找出局部原子結構與長程晶體資訊的關係。例如，由 EXAFS 測定的配位環境，能夠與相組成和從繞射取得的晶格參數一同解讀。
系統的模組化設計能夠針對不同的樣品類型和實驗條件支援彈性配置，同時維持一致的測量幾何。這樣的設計可讓局部結構分析成為例行材料特性分析的一部分，而非單獨、專用的實驗。
Empyrean 透過整合這些功能，支援更完整的材料解析，並且在實用的實驗室環境中將原子尺度結構和整體特性連結起來。
