Ungewöhnlich vielseitig und mit Tiefgang: Röntgenspektroskopie
© Universität Paderborn, Roland Schoch
Die Arbeitsgruppe Bauer beschäftigt sich intensiv mit der Anwendung und Weiterentwicklung von Röntgenspektroskopischen Methoden: Röntgenabsoprtion (XAS) und Röntgenemission (XES).
Durch die Nutzung von harter Röntgenstrahlung an Synchrotrons und freien Elektronenlasern im In- und Ausland (z.B. DESY, XFEL, Diamond, ESRF, SACLA) ist es möglich neuartige Materialien und Verbindungen nicht nur ex-situ sondern auch in-situ oder unter operando-Bedinungen zu untersuchen. Eine Einschränkung auf Feststoffe ist apparativ nicht gegeben, sodass auch Proben in Lösung oder Suspensionen und das auch unter katalytischen Bedingungen (Reaktionsgase/Inertbedingungen, zusätzliche photophysikalische Anregung, temperaturabhängige Messungen, Reaktionen unter Überdruck u.v.m.) analysiert werden können.
© Universität Paderborn, Roland Schoch
Durch den Einsatz von XAS, HERFD-XANES (High energy resolution fluorescence detected X-ray absorption near edge structure), CtC-XES (core-to-core X-ray emission spectroscopy) und VtC-XES (valence-to-core XES) lassen sich alle relevanten geometrischen (Bindungslängen und Koordinationszahlen) und elektronischen (Spin-Multiplizität, HOMO- und LUMO-Zustände) Informationen erhalten, die zum mechanistischen Verständnis der Funktionsweise von Metallkomplexen und Katalysatoren notwendig sind. Die Spektreninterpretation erfolgt mit Hilfe klassischer Auswerteprogramme sowie (TD-)DFT-Berechnungen. Neben zahlreichen spannenden Kooperationen konzentrieren wir uns bei der Anwendung dieser Methoden auf photoaktive Verbindungen, neuartige Energiespeichermaterialien und edelmetallfreie Katalysatoralternativen für die industrielle Anwendung.
© Universität Paderborn, Steffen Schlicher
Um die neuen photon-in/photon-out Spektroskopiemethoden wie HERFD-XANES, core-to-core XES (CtC-XES) und valence-to-core XES (VtC-XES) auf unsere Systeme der nachhaltigen Chemie anwenden zu können, sind technische Entwicklungen nötig. Diese betreffen sowohl den Kern des Experiments – das Spektrometer – als auch die Probenumgebung – die Messzellen. Insbesondere der Aufbau neuer Spektrometertypen mit unterschiedlicher Zeitauflösung an PETRA III ist eine Kernaufgabe der Arbeitsgruppe.