Дорогие друзья!
В преддверии завершающих Новогодних экспериментов на Курчатовском синхротроне и по горячим следам новой публикации сотрудников нашей лаборатории хотим рассказать об одном интересном рентгеновском методе исследования - рентгеновской спектроскопии поглощения🔬
Этот глубокий и чрезвычайно полезный метод исследования структуры вещества развивался совместно с появлением ярких источников рентгеновского излучения - синхротронов, где возникла возможность сканирования по энергии без сильной потери интенсивности пучка. В аналогичной ситуации на рентгеновских трубках необходима монохроматизация низкоинтенсивного тормозного излучения, что, тем не менее, не мешает создавать на этой основе лабораторные XAS-спектрометры.

Спектры рентгеновского поглощения традиционно разделяют на два энергетических региона — XANES и EXAFS, каждый из которых имеет свою природу и разную физическую интерпретацию. При подходе энергии пучка к энергии ионизации некоторой электронной оболочки элемента резко усиливается поглощение рентгеновских фотонов - край рентгеновского поглощения (XANES),форма которого определяется электронной структурой и заселённостью уровней поглощающего атома. За краем поглощение рентгеновского излучения несколько спадает и на спектре наблюдаются осцилляции - тонкая структура рентгеновского спектра (EXAFS) - которая обусловлена геометрией локального окружения поглощающего атома. Физическое моделирование каждой части спектра представляет собой отдельные задачи, что в сумме даёт исчерпывающую информацию об образце: XANES позволяет определить валентность, оценить координационное число и влияние соседних атомов на электронную структуру; EXAFS может дать сведения о точной геометрии нескольких координационных сфер поглощающего атома с межатомными расстояниями и углами связей.

Для наших любимых Ленгмюровских плёнок принципиально важной является поверхностная чувствительность применяемых методик. В случае рентгеновской спектроскопии поглощения она достигается за счёт геометрии полного внешнего отражения (ПВО) рентгеновского пучка. Посылая рентгеновский пучок на монослой на поверхности воды под 0,1°, мы локализуем большую часть амплитуды рентгеновского излучения в поверхностном слое жидкости 3-5 нм от границы с воздухом - именно а этом диапазоне как раз скрывается наш монослой Ленгмюра!🔭
Подобная методика в мире реализована лишь на 9 источниках синхротронного излучения, один из которых находится в Москве, в Курчатовском институте, где мы регулярно работаем по гранту РНФ.

В конце этого поста хотим познакомить вас с промежуточными результатами работы по одному из пяти направлений нашего гранта, а именно по координационно-индуцированному спин-кроссоверу порфирината никеля(II) в монослоях. Дело в том, что спиновое состояние никеля в комплексах зависит от координиационного полиэдра: в квадратном комплексе никель диамагнитный, в пирамидальном/октаэдрическом парамагнитный. Таким образом, управляя координацией металлоцентра, можно управлять и магнитными свойствами всей системы, что и получилось реализовать в смешанных монослоях Ленгмюра на основе порфиринатов никеля и фталоцианинатов рутения с разными заместителями и N-донорными лигандами. При связывании компонентов монослоя происходит образование координационного полимера, что было показано с помощью комбинированной регистрации in situ оптических и рентгеновских спектров поглощения монослоя✨
Статья, опубликованная в Applied Surface Science 👍 приложена в комментарии!