Laboratorij za aplikativno rentgensko spektroskopijo

Institut "Jožef Stefan",
Jamova 39,
SI-1000 Ljubljana,
Slovenija


Vodja: doc. dr. Matjaž KavčičSodelavci: dr. Marko Petric, doc. dr. Klemen Bučar, Kristina Isaković

Dejavnosti

Eksperimentalno preučevanje fundamentalnih lastnosti atomov in molekul

Rentgenske spektroskopske tehnike na podlagi sinhrotronske svetlobe omogočajo podrobno preučevanje osnovnih lastnosti izoliranih atomov in molekul. Osnovno področje naših raziskav vsebuje predvsem spektroskopijo resonančnega neelastičnega rentgenskega sipanja (RIXS), ki združuje vzbujanje z monokromatsko rentgensko svetlobo z energijo v okolici ionizacijskega praga z detekcijo sipane svetlobe z visoko energijsko ločljivostjo. Z našim spektrometrom smo na sinhrotronih ESRF in Elettra v preteklih letih opravili številne uspešne meritve RIXS/XES na plinastih tarčah, kjer smo preučevali različne mehanizme večelektronskih vzbuditev v atomih ter strukturne in dinamične lastnosti enostavnih molekul.

Pomembne objave:

 

Preučevanje elektronske strukture in kemijske vezave elementov v materialih

Rentgenska spektroskopija predstavlja osnovo različnih analitskih metod, ki omogočajo preiskovanje elektronske zgradbe atomov v kompleksnih materialih. S spektrometrom naše raziskovalne skupine smo na gostovanjih na sinhrotronu ESRF v Grenoblu opravili številne meritve v specifičnem energijskem območju nežne rentgenske svetlobe, pri katerih smo preučevali različne materiale v trdni in tudi tekoči fazi. V sodelovanju s Kemijskim institutom smo spektroskopijo RIXS uspešno uvedli tudi na področje preučevanja elektrokemijskih procesov v materialih za shranjevanje električne energije, predvsem akumulatorskih baterij na osnovi žvepla. Poleg meritev s sinhrotronsko svetlobo metodo visokoločljive rentgenske emisijske spektroskopije (XES) uspešno kombiniramo tudi z vzbujanjem s protonskim žarkom. Na ta način smo pomembno razširili potencial analitske metode PIXE, ki jo izvajamo na IJS, tudi na področje analize kemijskega stanja elementov v vzorcu, česar standardna spektroskopija PIXE ne omogoča.

Pomembne objave:

 

Ionizacija notranjih atomskih lupin pri trkih z ioni

Preučevanje ionizacije notranjih atomskih lupin pri trkih atomov z ioni je vezano na uporabo MV ionskega pospeševalnika v matičnem laboratoriju na IJS. Meritve z visoko energijsko ločljivostjo omogočijo, da v izsevanih spektrih razločimo prispevke posameznih konfiguracij vrzeli v notranjih atomskih lupinah, ki nastanejo pri trku. Metodo smo v preteklosti uspešno uporabljali za preučevanje večkratne ionizacije notranjih atomskih lupin pri različnih trkih. Meritve z visoko energijsko ločljivostjo omogočijo tudi razločitev spektralnih prispevkov, ki so posledica ionizacije posameznih podlupin, kar omogoči  natančne meritve razmerja ionizacijskih presekov v odvisnosti od energije ionov.

Pomembne objave:

Laboratorij za aplikativno rentgensko spektroskopijo deluje znotraj raziskovalnega programa P1-0112 (Raziskave atomov molekul in struktur s fotoni in delci) ter pokriva raziskovalno problematiko, ki temelji na uporabi rentgenske spektroskopije z visoko energijsko ločljivostjo. Glavno eksperimentalno orodje predstavlja rentgenski emisijski spektrometer, ki omogoča meritve izsevane/sipane rentgenske svetlobe v specifičnem »nežnem« energijskem področju (~2-5 keV) z energijsko ločljivostjo na nivoju naravne razširitve emisijskih spektralnih prispevkov.

Glavni namen laboratorija je razvoj naprednih rentgenskih spektroskopskih metod in možnosti njihove uporabe pri osnovnih raziskavah s področja atomske in molekulske fizike ter interdisciplinarnih raziskavah predvsem s področja razvoja novih materialov. Del aktivnosti laboratorija je vezan na uporabo rentgenskih spektroskopskh metod s sinhrotronsko svetlobo in se izvaja ne različnih sinhrotronih širom Evrope. Drugi del aktivnosti je vezan na razvoj in uporabo analitskih metod, ki temeljijo na vzbujanju rentgenske emisije pri trkih atomov snovi s pospešenimi ioni, in se izvajajo v matičnem laboratoriju na IJS. Pri svojem delu laboratorij uspešno sodeluje s tujimi in domačimi raziskovalnimi skupinami, izpostavimo lahko predvsem plodno sodelovanje s skupino s sinhrotrona ESRF v Grenoblu in skupino za Moderne baterijske sisteme s Kemijskega inštituta v Ljubljani. Aktivno smo vključeni v mednarodno iniciativo za razvoj in uporabo spektroskopije rentgenske absorpcije in emisije z uporabo laboratorijskih izvorov.