Laboratorij za aplikativno rentgensko spektroskopijo

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:

• Separation of Two-Electron Photoexcited Atomic Processes near the Inner-Shell Threshold
• High-resolution x-ray-emission study of 1s4p and 1s3d two-electron photoexcitations in Kr
• Electronic State Interferences in Resonant X-Ray Emission after K-shell Excitation in HCl
• Dissociation of chloromethanes upon resonant σ* excitation studied by x-ray scattering

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:

• Fingerprinting Mean Composition of Lithium Polysulfide Standard Solutions by Applying High-Energy Resolution Fluorescence Detected X-ray Absorption Spectroscopy
• Chemical speciation using high energy resolution PIXE spectroscopy in the tender X-ray range
• Mechanistic Study of Magnesium–Sulfur Batteries
• Operando Resonant Inelastic X-ray Scattering: An Appropriate Tool to Characterize Sulfur in Li–S Batteries

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:

• Multiple ionization X-ray satellites of magnesium, aluminum and silicon in alpha particle PIXE
• M shell ionization of Ar induced in near-central collisions with MeV protons
• Characteristic plateau in the L1-subshell ionization cross section of Ag induced by proton collisions

• Redoks aktivni organski materiali za shranjevanje električne energije
• Preučevanje elektrokemijskih mehanizmov v organskih katodnih materialih z uporabo rentgenske ramanske spektroskopije
• Rentgenska spektroskopija v nežnem energijskem področju za preučevanje naprednih materialov in dinamičnih procesov
• Operando metrologija materialov za shranjevanje električne energije

• Sulfur valence-to-core X-ray emission spectroscopy study of lithium sulfur batteries
• Characterization of Li–S Batteries Using Laboratory Sulfur X-ray Emission Spectroscopy
• Multiple ionization X-ray satellites of Ti and its binary oxides in alpha particle PIXE
• Fingerprinting Mean Composition of Lithium Polysulfide Standard Solutions by Applying High-Energy Resolution Fluorescence Detected X-ray Absorption Spectroscopy
• Core-level nonlinear spectroscopy triggered by stochastic X-ray pulses
• Diagram, valence‐to‐core, and hypersatellite Kβ X‐ray transitions in metallic chromium
• Inception of electronic damage of matter by photon-driven post-ionization mechanisms
• Effect of Ag Doping on Electronic Structure of Cluster Compounds AgxMo9Se11 (x = 3.4, 3.9)
• Multiple ionization X-ray satellites of magnesium, aluminum and silicon in alpha particle PIXE
• Chemical speciation using high energy resolution PIXE spectroscopy in the tender X-ray range
• Hypersatellite x-ray decay of 3d hollow-K-shell atoms produced by heavy-ion impact