X射线吸收精细结构谱,英文简称XAFS,是一款强大的描绘局部结构的仪器。
原子吸收X光子,内层电子被激发,形成向外出射的光电子波,光电子波受近邻原子作用散射,XAFS基于此原理,将X射线能量调整到与要研究的元素一致,再照射样品,检测吸收的X射线数量与其能量的函数关系,可以得到吸收原子与近邻原子的各项参数,确定局部结构,通过调节不同能量的X射线照射样品,可以获得样品中所有元素的信息。
X射线吸收精细结构谱(XAFS)主要包括近边吸收结构(XANES)、拓展边吸收结构(EXAFS)两大部分。XANES可以获得原子的价态、对称性等电子结构信息;EXAFS可以获得原子的键长、无序度、配位数等周围配位信息。
XAFS可以用于解决一些其他技术与仪器难以解决的物质结构分析问题,是构效关系研究、催化机理研究的重要手段。20世纪70年代,XAFS技术逐步发展成熟,迅速成为研究物质结构的新工具,被广泛应用在能源、化学、材料科学、生命科学、环境科学等领域。特别是在材料科学、多相催化领域,XAFS成为重要的表征工具,需求持续增长。
XAFS在能源领域,可用于锂离子电池、燃料电池等研究方面;在化学领域,可用于单原子催化、纳米颗粒催化、电催化、热催化等催化剂研究方面;在材料科学领域,可用于无序结构材料、热界面材料、放射性核素等研究方面;在生命科学领域,可用于蛋白质等生物大分子研究方面;在环境科学领域,可用于土壤重金属检测、碳中和等研究方面。
新思界
行业分析人士表示,在全球范围内,代表性XAFS研发生产商主要有美国EasyXAFS公司、德国HP Spectroscopy公司等。早期的XAFS需要采用同步辐射X射线源,限制了其应用领域拓宽,2013年,全球首台实验室用台式XAFS被美国华盛顿大学团队开发问世,其无需使用同步辐射X射线源,2015年团队成立了EasyXAFS公司,致力于推广实验室用台式XAFS。