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.
Ausgewählte Publikationen aus diesem Bereich
Ultrafast Two‐Color X‐Ray Emission Spectroscopy Reveals Excited State Landscape in a Base Metal Dyad
M. Nowakowski, M. Huber‐Gedert, H. Elgabarty, A. Kalinko, J. Kubicki, A. Kertmen, N. Lindner, D. Khakhulin, F.A. Lima, T. Choi, M. Biednov, L. Schmitz, N. Piergies, P. Zalden, K. Kubicek, A. Rodriguez‐Fernandez, M.A. Salem, S.E. Canton, C. Bressler, T.D. Kühne, W. Gawelda, M. Bauer, Advanced Science (2024).
Insights into the First Multi-Transition-Metal Containing Ruddlesden Popper-Type Cathode for all-solid-state Fluoride Ion Batteries
V. Vanita, A.I. Waidha, S. Vasala, P. Puphal, R. Schoch, P. Glatzel, M. Bauer, O. Clemens, Journal of Materials Chemistry A (2024).
Hydrogen spillover through hydride transfer: the reaction of ZnO and ZrO2 with strong hydride donors
M. Benz, O. Bunjaku, M. Nowakowski, A. Allgaier, I. Biswas, J. van Slageren, M. Bauer, D.P. Estes, Catalysis Science & Technology 14 (2024) 5854–5863.
Detection and Characterization of Hydride Ligands in Copper Complexes by Hard X‐ray Spectroscopy
L. Fritsch, P. Rehsies, W. Barakat, D.P. Estes, M. Bauer, Chemistry – A European Journal 30 (2024).
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