水溶液表面の全反射偏光XAFS分光
Inquiry number
SOL-0000001609
Beamline
BL39XU (X-ray Absorption and Emission Spectroscopy)
Scientific keywords
| A. Sample category | atom, molecule, radical |
|---|---|
| B. Sample category (detail) | organic material, solution, membrane, ion, radical, protein, pharmaceuticals, environmental material |
| C. Technique | absorption and its secondary process, fluorescent X-rays |
| D. Technique (detail) | reflection, refraction, XAFS, EXAFS, XANES |
| E. Particular condition | polarization (linear), surface, room temperature |
| F. Photon energy | X-ray (4-40 keV) |
| G. Target information | chemical state, chemical bonding, molecular structure, local structure, electronic state |
Industrial keywords
| level 1---Application area | environment, Chemical product, industrial material |
|---|---|
| level 2---Target | catalysis, Environmental material, health care（shampoo, cosmetics,dental paste） |
| level 3---Target (detail) | alignment film, protein |
| level 4---Obtainable information | interatomic distance, local structure, electronic state, orientation (preferred orientation), valence, chemical state |
| level 5---Technique | XAFS |
Classification
A40.40 surface・interface chemistry, A60.20 environment, A80.34 catalysis, A80.40 environmental materials, M40.10 XAFS
Body text
全反射偏光XAFS測定法は水溶液表面にある分子中の特定の元素の化学状態や局所構造を調べることのできるユニークな手法です。この手法を用いることで、空気と水溶液との界面における特定の原子(イオン)の結合状態や配位構造を決定することができます。SPring-8 BL39XU では、硬X線領域(5-16V)の水平面内または垂直面内に偏光した直線X線を利用できるため、CrからRb(K-吸収端)、CsからPb(L-吸収端)を含む化合物について調べることができます。
図に示すのは、5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrinato zinc(II) (ZnTPPC) 単分子膜について測定した異なる偏光状態におけるZn K-吸収端での吸収(XANES)スペクトルです。この結果から、この単分子膜中のZnまわりの局所構造が決定され、ZnTPPC分子はporphyrinリングの4つのZn-N結合が四角形の面内構造をとり、その面は空気と水溶液界面に平行な配置をとることがわかりました。
図．ZnTPPCにおけるZn K-吸収端での(a)水平偏光および(b)垂直偏光を用いた場合の全反射XAFSスペクトル。
[ H. Tanida, H. Nagatani and I. Watanabe, The Journal of Chemical Physics 118, 10369-10371 (2003), Fig. 3,
©2003 American Institute of Physics ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
H. Tanida et al., J. Chem. Phys. 118, 10369 (2003).
Figure No.
Fig. 3
Technique
偏光XAFSスペクトルは、水平面内または垂直面内に直線偏光したX線による吸収量をエネルギーの関数として測定することによって得られます。放射光は特殊な場合を除いて、その入射光は水平面内に偏光した直線偏光です。固体などの試料に対する偏光XAFSスペクトルは、試料の向きを変更させることによって得ることはできますが、水溶液などの液体に対しては垂直方向に立てることはできません。したがって、入射X線の偏光状態を変える必要があります。SPring-8 BL39XUでは、ダイヤモンド移相子によって偏光XAFS測定を容易に行うことができます。
この例では、水溶液表面の単分子膜に対して、配置を変更することなく異なる二種類の偏光X線によるXAFSスペクトルが得られます。
図．全反射偏光XAFSスペクトル測定の実験配置図。
[ H. Tanida, H. Nagatani and I. Watanabe, The Journal of Chemical Physics 118, 10369-10371 (2003), Fig. 2,
©2003 American Institute of Physics ]
Source of the figure
Original paper/Journal article
Journal title
H. Tanida et al., J. Chem. Phys. 118, 10369 (2003).
Figure No.
Fig. 2
Required time for experimental setup
12 hour(s)
Instruments
| Instrument | Purpose | Performance |
|---|---|---|
| 全反射XAFS測定装置 | 液体等に対する全反射XAFS測定 | 全反射用振り下げミラー、液面モニター、19素子Ge-SSDなど |
References
| Document name |
|---|
| H. Tanida, H. Nagatani, and I. Watanabe, J. Chem. Phys. 118, 10369 (2003). |
Related experimental techniques
EXAFS/XAFS分光, X線回折
Questionnaire
The measurement was possible only in SPring-8. Impossible or very difficult in other facilities.
With user's own instruments.
Ease of measurement
Middle
Ease of analysis
Middle
How many shifts were needed for taking whole data in the figure?
Four-nine shifts