由于不同物质各种元素的原子结构不同,在同一能量激发下便产生不同的特征谱线。将检样物质的光谱图和元素的标准谱图相比较,根据谱线的波长位置进行定性分析,根据谱线的强度进行定量分析。
图8a给出了气相沉积Pb-Sb非晶膜及其晶化处理后电子衍射强度显微光度图。不难发现,非晶膜只在最开始出现一明显的峰,显现出更少的结构细节(由峰个数、尖锐程度决定)。将衍射强度转化为约化径向分布函数(图8b),可以进一步得到该非晶膜在空间上的原子结构分布、近邻层和次近邻层的配位信息。
氧电催化剂是一个复杂的动态实体,因此通过原位XAS实验在反应条件下进行探测具有挑战性。氧电催化剂在反应过程中经历化学吸收和电子转移,导致金属氧化态和活性物质的轨道占有率发生变化。这些电子特性已通过原位XAS技术进行了探测。硬X射线XAS,尤其是FY和透射模式,最常用于氧电催化剂的原位研究。图4a-c是在不同模式下运行的原位电化学电池的示意图。凭借其局部结构敏感性和出色的空间分辨率,基于模型的EXAFS分析可以估计小型系综的原子结构,提供有关电催化剂结构在反应过程中演变的知识。虽然EXAFS允许访问电催化剂中反应中心的协调环境,但原位XANES分析可以揭示工作条件下活性中心的氧化状态。
针对实验中发现的一系列有趣现象和难以理解的问题,陈基课题组开展了详细的理论计算,利用密度泛函理论计算和蒙特卡洛计算关联了二维非晶碳的原子结构和电学性质,揭示了二维非晶碳中导电性差异的微观机理(图2),引入一个新的结构描述符——跳跃岛密度和中程序绘制了“微观结构-宏观导电性能”相图。这一发现也表明了非晶凝聚态体系无序度的复杂性,难以直接用中程序完备描述其构效关系。该工作首次在一个非晶凝聚态物理体系中实现精准的构效关系,为二维非晶物理及应用开辟了新的研究方向。除了二维非晶碳的构效关系,理论计算还对二维非晶碳的生长过程给出了清晰的微观图像,为未来进一步优化二维非晶碳的制备提供了理论依据。
3.根据所得光谱图进行定性鉴定或定量分析。由于不同元素的原子结构不同,当被激发后发射光谱线的波长不尽相同,即每种元素都有其特征的波长,故根据这些元素的特征光谱就可以准确无误的鉴别元素的存在(定性分析),而这些光谱线的强度又与试样中该元素的含量有关,因此又可利用这些谱线的强度来测定元素的含量(定量分析)。