L3 och L2 fotoelektron L2,3 VV Augerelektronkoincidenskartor av Cu (a) och Co (b) tillsammans med det sammanfallande fotoelektronspektrumet som erhållits genom integrationen av kartorna längs Augerelektronens kinetiska energi. De områden som väljs för närmare analys är markerade som helfärgade linjer i bindningsenergisummans spektra (grön, röd och blå).
Övergångsmetaller och icke-järnmetaller som koppar, nickel och kobolt är inte bara lämpliga som material inom ingenjörskonst och teknik, utan också för ett brett spektrum av tillämpningar inom elektrokemi och katalys.
Deras kemiska och fysikaliska egenskaper är relaterade till ockupationen av de yttre d-orbitala skalen runt atomkärnorna. Elektronernas energinivåer såväl som deras lokalisering eller delokalisering kan studeras vid röntgenkällan BESSY II, som erbjuder kraftfull synkrotronstrålning.
Koppar, nickel, kobolt
Teamet från Uppsala-Berlin Joint Lab (UBjL) kring prof. Alexander Föhlisch och prof. Nils Mårtensson har nu publicerat nya resultat på koppar-, nickel- och koboltprover. De bekräftade kända fynd för koppar, vars d-elektroner är atomiskt lokaliserade, och för nickel, där lokaliserade elektroner samexisterar med delokaliserade elektroner.
När det gäller grundämnet kobolt, som används för batterier och som legering i bränsleceller, var tidigare fynd dock motsägelsefulla eftersom mätnoggrannheten inte var tillräcklig för att göra tydliga uttalanden.
Spektroskopi kombinerat med mycket känsliga detektorer
På BESSY II har Uppsala-Berlin joint Lab satt upp ett instrument som möjliggör mätningar med nödvändig precision. För att bestämma elektronisk lokalisering eller delokalisering används Auger fotoelektronkoincidensspektroskopi (APECS).
APECS kräver de nyutvecklade "Angle Resolved Time of Flight" (ArtOF) elektronspektrometrarna, vars detektionseffektivitet överstiger den för standard halvsfäriska analysatorer i storleksordningar. Utrustad med två ArTOF-elektronspektrometrar är ändstationen CoESCA@UE52-PGM som övervakas av UBjL-forskaren Dr. Danilo Kühn unik över hela världen.
Analysera (katalytiska) material
När det gäller grundämnet kobolt visade nu mätningarna att kobolts d-elektroner kan betraktas som starkt delokaliserade. "Detta är ett viktigt steg för en kvantitativ bestämning av elektronisk lokalisering på en mängd olika material, katalysatorer och (elektro)kemiska processer", påpekar Föhlisch.
Royal Society of Chemistry har valt uppsatsen som en HOT Artikel 2022 eftersom denna mätmetod kan väcka intresse hos det bredare forskarsamhället. Slutstationen är också tillgänglig för internationella användare på BESSY II, som kan ansöka om stråltid två gånger om året.
Forskningen publicerades i Physical Chemistry Chemical Physics . + Utforska vidare
