X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(XAFS) 方法是隨著同步輻射發(fā)展起來(lái)的獨(dú)特技術(shù)，是研究材料局域原子結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)的一種重 、要方法。相比于X射線(xiàn)衍射，XAFS僅僅對(duì)于吸收原子周?chē)钟蚪Y(jié)構(gòu)敏感，樣品可以是固體、液體甚至是氣體。

概述了XAFS的基本原理及幾種常用的實(shí)驗(yàn)方法，結(jié)合上海光源的XAFS光束線(xiàn)站成果，介紹了近年來(lái)不同XAFS方法在催化、能源、納米和半導(dǎo)體等材料科學(xué)熱門(mén)研究領(lǐng)域的最新進(jìn)展，展示了目前XAFS方法在材料科學(xué)研究中所發(fā)揮的重要作用。

最后根據(jù)國(guó)內(nèi)同步輻射光源和相關(guān)XAFS研究方法的進(jìn)一步發(fā)展，展望了XAFS技術(shù)在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用前景。

X射線(xiàn)穿過(guò)厚度為d的樣品后，其強(qiáng)度I₀會(huì)因?yàn)闃悠返奈斩p為I，由此可以定義樣品的X射線(xiàn)吸收系數(shù):

μ(E)=ln(I/I₀)/d? ? ? ? ?公式（1）

X射線(xiàn)吸收譜就是測(cè)量X射線(xiàn)吸收系數(shù)隨X射線(xiàn)能量的變化曲線(xiàn)。吸收邊之后，會(huì)出現(xiàn)一系列的擺動(dòng)或者振蕩，這種小結(jié)構(gòu)一般為吸收截面的百分之幾，即X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)( X-Ｒay Absorption Fine Structure，XAFS) 。

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XAFS譜僅僅對(duì)目標(biāo)原子的近鄰結(jié)構(gòu)敏感而不依賴(lài)長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)，合理地分析XAFS譜，能夠獲得關(guān)于材料的局域幾何結(jié)構(gòu)( 如原子的種類(lèi)、數(shù)目以及所處的位置等) 以及電子結(jié)構(gòu)信息，在物理、化學(xué)、生物、材料、環(huán)境等眾多科學(xué)領(lǐng)域有著重要意義。

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XAFS方法對(duì)樣品的形態(tài)要求不高，可測(cè)樣品包括晶體、粉末、薄膜以及液體等，同時(shí)又不破壞樣品，可以進(jìn)行原位測(cè)試，具有其它分析技術(shù)無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。

XAFS譜主要包括兩部分: X射線(xiàn)吸收近邊結(jié)構(gòu) (XANES) 和擴(kuò)展X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(EXAFS) ，如圖1 所示。

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圖1 Mo 單質(zhì)的K邊X射線(xiàn)吸收譜

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EXAFS的能量范圍大概在吸收邊后50 eV到1000 eV， 來(lái)源于X 射線(xiàn)激發(fā)出來(lái)的內(nèi)層光電子在周?chē)优c吸收原子之間的單電子單次散射效應(yīng)的結(jié)果。

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20 世紀(jì)70 年代， Sayers 等基于單電子單次散射的理論(如圖2a) 推出的理論表達(dá)式通過(guò)傅立葉變換后，發(fā)現(xiàn)傅立葉空間上的峰的位置剛好對(duì)應(yīng)著吸收原子周?chē)徟湮辉拥奈恢?，而峰的高度則與配位原子的種類(lèi)和數(shù)量相關(guān)，這一推論也得到了實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

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圖2 光電子單次散射(a) 和多重散射(b) 示意圖

這個(gè)工作的完成，證實(shí)了EXAFS的短程有序理論，即EXAFS信號(hào)的產(chǎn)生是由鄰近原子對(duì)光電子的散射而對(duì)光電子的終態(tài)波函數(shù)進(jìn)行調(diào)制而形成的。自此， EXAFS分析方法能夠廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的研究，能夠定量的得到吸收原子周?chē)木钟蚪Y(jié)構(gòu)信息，為EXAFS的應(yīng)用發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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XANES包含了吸收邊前約10 eV 至吸收邊后約50 eV的范圍，其主要來(lái)源于X 射線(xiàn)激發(fā)出的內(nèi)殼層光電子在周?chē)优c吸收原子之間的單電子多重散射效應(yīng)( 如圖2b) ，理論處理相對(duì)EXAFS要復(fù)雜很多，發(fā)展則相對(duì)比較緩慢。雖然在20世紀(jì)70 年代已經(jīng)能夠利用多重散射效應(yīng)來(lái)解釋XANES，但真正發(fā)展起來(lái)應(yīng)該是在80年代。隨著對(duì)XANES的認(rèn)識(shí)的提高， XANES解析也逐漸成為了重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象。

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XAFS成為受眾多領(lǐng)域科學(xué)家歡迎的結(jié)構(gòu)測(cè)定工具， 主要是由于XAFS具有以下的特點(diǎn)：

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(1) XAFS現(xiàn)象來(lái)源于吸收原子周?chē)钹徑膸讉€(gè)配位殼層原子的貢獻(xiàn)，主要取決于短程有序作用，不依賴(lài)晶體結(jié)構(gòu)，因此可用于非晶態(tài)材料的研究，像催化劑上活性中心、表面層結(jié)構(gòu)、生物酶中金屬蛋白和無(wú)定形材料的研究，甚至溶液的研究等，比通常X射線(xiàn)衍射的應(yīng) 用要更加廣泛。

?(2) X 射線(xiàn)吸收邊具有原子特征，可以調(diào)節(jié)X射線(xiàn)光子能量到某一特定原子的吸收邊處，只測(cè)量感興趣原子的局域環(huán)境，而不受其它元素原子的干擾。對(duì)不同種類(lèi)的原子，可由吸收邊位置不同分別研究，進(jìn)而得到更全面的信息。

?(3) 由散射振幅對(duì)于配位原子的依賴(lài)性可以探測(cè)配位原子的種類(lèi)；由散射振幅的大小可知配位原子的個(gè)數(shù)，由Debye －Waller 因子可知原子圍繞其平衡位置的變化，對(duì)原子間距的測(cè)定可精確到0. 01埃 。

目前國(guó)內(nèi)共有兩條正在運(yùn)行的XAFS光束線(xiàn)站，分別位于北京同步輻射裝置( BSRF) 和上海光源(SSRF) ，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室(NSRL) 二期工程中也建立過(guò)XAFS光束線(xiàn)站( U7C 光束線(xiàn)站) 。

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國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室是我國(guó)第一個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及第一臺(tái)專(zhuān)用型同步輻射裝置，也是我國(guó)重要的同步輻射研究中心，為國(guó)內(nèi)外科學(xué)家提供性能優(yōu)良的研究平臺(tái)。儲(chǔ)存環(huán)能量 800 MeV，XAFS 光束線(xiàn)站使用三極6T的超導(dǎo)Wiggler 插入件，使用Si (111) 雙晶單色器，可以提供最高15 keV 的X射線(xiàn)。

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北京同步輻射裝置是我國(guó)大型公共科學(xué)儀器之一，是我國(guó)材料科學(xué)、物理、化學(xué)、生命科學(xué)以及環(huán)境科學(xué)等交叉學(xué)科的重要研究基地，為我國(guó)的科學(xué)發(fā)展做出了很大的貢獻(xiàn)。目前已經(jīng)建有多條光束線(xiàn)和同步輻射實(shí)驗(yàn)站，儲(chǔ)存環(huán)的電子能量為2.5 GeV，其中1W1B － XAFS光束線(xiàn)是BSRF的XAFS專(zhuān)用光束線(xiàn)，它是從一個(gè)七周期永磁Wiggler 1W1中引出，采用Si (111) 雙晶單色器對(duì)入射X射線(xiàn)進(jìn)行單色化。上海光源(SSRF) 是2009年新建成的第三代同步輻射光源，性能指標(biāo)可以和世界上其他先進(jìn)的同步輻射光源媲美。BL14W1光束線(xiàn)站是一條通用的高性能X 射線(xiàn)吸收光譜實(shí)驗(yàn)裝置，它從38級(jí)Wiggler引出，實(shí)驗(yàn)站有Si (111) 和 Si (311) 兩種雙晶單色器，可進(jìn)行透射、熒光、掠入射、快時(shí)間分辨、高低溫原位XAFS等實(shí)驗(yàn)。BL14W1光束線(xiàn)站目前已穩(wěn)定運(yùn)行了 9 年，使得國(guó)內(nèi)的XAFS實(shí)驗(yàn)變得更加便捷，被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)學(xué)科的研究之中。

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XAFS實(shí)驗(yàn)主要使用透射法、熒光法和全電子產(chǎn)額法，其中透射法是最早使用也是應(yīng)用最多的實(shí)驗(yàn)方法。

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透射法的原理是直接通過(guò)對(duì)入射X 射線(xiàn)和透過(guò)樣品后剩余X 射線(xiàn)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出樣品對(duì)入射X射線(xiàn)的吸收；

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熒光法的原理是芯態(tài)電子吸收X射線(xiàn)光子能量后被激發(fā)為光電子后，因?yàn)樾緫B(tài)空穴的產(chǎn)生導(dǎo)致了熒光X 射線(xiàn)的出現(xiàn)，其強(qiáng)度與吸收成正比，因此對(duì)熒光X射線(xiàn)的測(cè)量，也能夠正確地反映出樣品對(duì)入射X射線(xiàn)的吸收情況。

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由于熒光X射線(xiàn)的能量是固定的，因此實(shí)驗(yàn)中可以采用濾波片、具有能量分辨的固體探測(cè)器或分析晶體來(lái)減少背底，這樣能在很大程度上提高信噪比。熒光法很適合于低濃度樣品的XAFS實(shí)驗(yàn)，特別是生物環(huán)境體系中的一些樣品。

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全電子產(chǎn)額法與熒光法類(lèi)似，是通過(guò)測(cè)量樣品目標(biāo)元素被激發(fā)后產(chǎn)生的二次電子和俄歇電子形成的電流來(lái)獲得XAFS信號(hào)，樣品要求導(dǎo)電。

透射法的實(shí)驗(yàn)原理圖如圖3a 所示。經(jīng)雙晶單色器后，入射的X射線(xiàn)成為波長(zhǎng)可調(diào)的單色光。利用前后電離室分別測(cè)量通過(guò)厚度d 的樣品前后X射線(xiàn)強(qiáng)度I₀和I₁，利用式(1) 就可以計(jì)算得到樣品吸收系數(shù)μ( E) 。

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透射法通常用于待測(cè)元素質(zhì)量百分比含量大于5%的樣品。?

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實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，前電離室吸收的入射光強(qiáng)I₀約為20%的時(shí)候信噪比較好。一般情況下，根據(jù)待測(cè)元素的吸收邊能量的不同，前后電離室需要通入不同比例的氣體，從而保證適當(dāng)?shù)墓庾颖晃铡?/span>

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圖3 XAFS透射法實(shí)驗(yàn)示意圖( a) 和XAFS熒光法實(shí)驗(yàn)示意圖( b)

熒光法的實(shí)驗(yàn)方法如圖3b所示。熒光法利用熒光探測(cè)器收集到的樣品發(fā)出的熒光信號(hào)，除以前電離室的信號(hào)I₀來(lái)獲得吸收系數(shù)，如式( 2) 所示:

μ∝ If/I_{0? ? ? ? ? ?}

為了保證熒光探測(cè)器有最大的接收角，同時(shí)散射光強(qiáng)度最小，樣品與入射的X 射線(xiàn)成45° 角，熒光探測(cè)器與樣品也成45° 角，并且垂直于入射的X射線(xiàn)的方向。?

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熒光法主要適合測(cè)量待測(cè)元素含量濃度較低或絕對(duì)量較少的樣品。

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熒光法常使用的探測(cè)器為L(zhǎng)ytle探測(cè)器和固體探測(cè)器。對(duì)于待測(cè)元素濃度不是特別低的樣品( 大于千分之一) ，可以使用Lytle探測(cè)器。Lytle本質(zhì)上是一個(gè)加了濾波片和索拉狹縫的氣體電離室，索拉狹縫的存在是為了減少雜散光對(duì)熒光計(jì)數(shù)率的影響。實(shí)驗(yàn)中根據(jù)要探測(cè)元素的不同，為了減少散射的X 射線(xiàn)對(duì)熒光信號(hào)造成影響，要在探測(cè)器前放置合適的濾波片，濾波片一般選擇待測(cè)元素的熒光能量和入射X射線(xiàn)能量之間有吸收邊的元素單質(zhì)薄片。具體到K吸收邊，濾波片材料一般采用 Z-1 號(hào)元素作為濾波片即可( Z 為測(cè)試元素序號(hào)，4d 元 素選擇 Z-2 號(hào)元素作為濾波片) 。

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當(dāng)待測(cè)元素的濃度很低( 幾十個(gè)ppm 以下甚至幾個(gè) ppm) ，Lytle 探測(cè)器就很難收集到信噪比較好的XAFS數(shù)據(jù)了，這時(shí)就需用固體探測(cè)器來(lái)作為熒光探測(cè)器。固體探測(cè)器是以半導(dǎo)體材料為探測(cè)介質(zhì)，工作區(qū)域?yàn)榘雽?dǎo)體的耗散層，它最大的優(yōu)點(diǎn)之一是具有很好的能量分辨能力。因此在XAFS實(shí)驗(yàn)中，能夠?yàn)V除掉非需要的信號(hào)，包括散射、其它元素的熒光信號(hào)等，極大地減少背底干擾。因此固探非常適合那些體系復(fù)雜的樣品。

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全電子產(chǎn)額法(TEY) 是通過(guò)測(cè)量樣品的電流來(lái)獲得XAFS信號(hào)。在這種模式下進(jìn)行測(cè)量，從樣品中出射的所有電子都將被收集作為信號(hào)，這些電子包括彈性光電子、俄歇電子和一些非彈性電子。俄歇電子的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于二次電子，所以在TEY模式下測(cè)量的有用信息主要是俄歇電子。在這些電子中的俄歇電子和其他二次電 子也與吸收系數(shù)μ( E) 成正比，因此可以通過(guò)探測(cè)二次電子和俄歇電子來(lái)獲得XAFS信號(hào)。

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全電子產(chǎn)額方法的優(yōu)點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單，有一定的表面分析能力，缺點(diǎn)是樣品要求導(dǎo)電，有較大的背底，不適合于高濃度厚樣品。

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XAFS譜僅對(duì)目標(biāo)原子的近鄰結(jié)構(gòu)敏感而不依賴(lài)長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)XAFS譜的解析能夠獲得關(guān)于材料中目標(biāo)元素的局域原子結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)信息，對(duì)于不具有周期性結(jié)構(gòu)的樣品有著重要意義。

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目前XAFS方法已成為催化和材料研究領(lǐng)域的一種重要表征手段，以上海光源BL14W1光束線(xiàn)站為例，如圖4所示，目前材料、催化等相關(guān)領(lǐng)域的用戶(hù)數(shù)量已占總用戶(hù)數(shù)的一半以上。

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圖4 上海光源BL14W1光束線(xiàn)站用戶(hù)歷年發(fā)表的文章數(shù)量和影響因子大于5的文章數(shù)量(a) ，BL14W1光束線(xiàn)站用戶(hù)歷年發(fā)表的影響因子大于5和一區(qū)文章所占的比例(b) 和BL14W1光束線(xiàn)站用戶(hù)的學(xué)科分布( c)

單原子催化劑可以最大限度提高催化材料的金屬原子利用率，因此逐漸成為近幾年催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但其由于含量較低，沒(méi)有晶態(tài)的長(zhǎng)程結(jié)構(gòu)，常規(guī)表征比較困難，XAFS成為此類(lèi)材料不可或缺的表征手段。

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例如中科院大連化物所張濤課題組以氧化鐵為載體成功制備出首例具有實(shí)用意義的“單原子”鉑催化劑，利用 XAFS方法( 熒光模式) 和高分辨電鏡技術(shù)證實(shí)了“單原子”鉑的存在，無(wú)任何亞納米或納米聚集體。

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（DOI: 10.1038/nchem.1095）

該研究工作對(duì)于從原子水平理解多相催化具有重要意義，同時(shí)也為開(kāi)發(fā)低成本高效貴金屬工業(yè)催化劑提供了可能。

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在這之后利用XAFS方法研究單原子催化劑取得了一系列突破性進(jìn)展，成為了整個(gè)材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

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廈門(mén)大學(xué)鄭南峰課題組在Science發(fā)表的一項(xiàng)工作中，采用乙二醇修飾的超薄二氧化鈦納米片作為載體，應(yīng)用光化學(xué)輔助的方法，成功地制備了鈀負(fù)載量高達(dá)1.5 wt%的單原子分散鈀催化劑。

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（DOI: 10.1126/science.aaf5251）

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利用球差電鏡， XAFS方法( 透射模式) 等表征手段和密度泛函理論計(jì)算，證實(shí)紫外光照將表面乙二醇基激發(fā)生成乙二醇自由基， 脫除鈀上的氯離子，同時(shí)以Pd-O 鍵的形式將鈀原子錨定在載體上，形成了獨(dú)特的“鈀-乙二醇-二氧化鈦”的界面。

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能源轉(zhuǎn)換過(guò)程中材料的電子結(jié)構(gòu)往往起著決定性的作用，XAFS 結(jié)合DFT計(jì)算手段可以給出活性中心的特定價(jià)態(tài)，對(duì)理解能源轉(zhuǎn)換機(jī)理有著重要的作用。

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例如中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)韋世強(qiáng)課題組在A(yíng)ngewandte Chemie International Edition發(fā)表的工作中，以過(guò)渡金屬氧化物 CoOOH 為模型材料，制備出一種原子級(jí)厚度的CoOOH 超薄納米片光催化劑，大幅提升了可見(jiàn)光區(qū)的光生電荷分離效率和光催化產(chǎn)氫性。

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（DOI：10.1002/anie.201502836）

同步輻射XAFS 和超快瞬態(tài)吸收譜等技術(shù)揭示了這一高活性CoOOH 超薄納米片的構(gòu)效關(guān)系，發(fā)現(xiàn)二維薄層結(jié)構(gòu)極大地抑制了光生載流子的復(fù)合，其表面的Co-O 懸空鍵改變了Co 3d 電子結(jié)構(gòu)和分布，降低了材料的活化能，從而顯著提高了CoOOH 納米片光催化水分解產(chǎn)氫活性。

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摻雜材料體系中起重要作用的往往是濃度極低的雜原子，其材料結(jié)構(gòu)常規(guī)表征極其困難，XAFS 的原子選擇性能夠給出特定的摻雜原子周?chē)木钟蛟与娮咏Y(jié)構(gòu)，對(duì)材料的構(gòu)效關(guān)系理解提供了有力依據(jù)。

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例如北京理工大學(xué)張加濤課題組開(kāi)發(fā)了一種低溫、高效的全新離子交換法，實(shí)現(xiàn)了異價(jià)金屬離子( 如Ag⁺，Cu⁺等) 在II-VI 族半導(dǎo)體納米晶(尺寸范圍從量子點(diǎn)到微米片) 中的深度、穩(wěn)定的取代性摻雜，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了高效、高純度的摻雜發(fā)光，摻雜發(fā)光能夠穩(wěn)定一年以上。

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（DOI：10.1002/adma.201500247）

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利用XAFS方法證明了Ag(I) 、Cu(I) 離子在II-VI 族半導(dǎo)體納米晶中取代Cd的取代性摻雜，為通過(guò)此種新型離子交換法實(shí)現(xiàn)異價(jià)金屬離子在半導(dǎo)體納米晶中的取代性摻雜及普適性推 廣提供了重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

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稀磁半導(dǎo)體體系的磁性決定于磁性離子之間的磁相互作用，如何對(duì)這一磁相互作用進(jìn)行調(diào)控是當(dāng)前稀磁半導(dǎo)體研究領(lǐng)域的核心問(wèn)題。

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中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)韋世強(qiáng)課題組首次提出可以通過(guò)形成量子點(diǎn)核殼結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)控?fù)诫s磁性離子能級(jí)在帶隙間的相對(duì)位置，進(jìn)而操縱磁相互作用的方法，在5 nm 直徑的Co摻雜ZnO量子點(diǎn)外面包覆一層0.5 nm 厚的半導(dǎo)體材料 ZnS 或Ag2S 殼層以后，成功地將Co離子之間的反鐵磁相互作用轉(zhuǎn)變成鐵磁相互作用。

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（DOI：10.1021/ja507269n）

利用XAFS方法證明包 覆ZnS 或Ag2S 殼層引起的Co 3d 能級(jí)在ZnO帶隙間位置的改變是導(dǎo)致ZnO 量子點(diǎn)中摻雜Co離子間磁性相互作用轉(zhuǎn)變的微觀(guān)原因。

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隨著實(shí)驗(yàn)裝置的不斷發(fā)展，XAFS方法學(xué)也在不斷地創(chuàng)新，例如時(shí)間分辨的XAFS包括快速掃描XAFS方法 (QXAFS) 、能量色散XAFS方法( DXAFS) 、泵浦探測(cè)XAFS方法( Pump-Probe XAFS) 、掠入射熒光XAFS和全反射熒光XAFS方法及高分辨XAFS 方法等，并已經(jīng)在材料科學(xué)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。

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XAFS方法的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是可以對(duì)樣品在各種實(shí)驗(yàn)條件下( 如高溫，低溫，氧化、還原氣氛等) 進(jìn)行原位實(shí)時(shí)測(cè)試，這在研究材料的相變、生長(zhǎng)過(guò)程及催化劑催化性能、催化原理方面有很廣泛的應(yīng)用。

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中國(guó)科學(xué)院大連化物所包信和課題組在Science發(fā)表的一篇工作中，將具有高催化活性的單中心低價(jià)鐵原子通過(guò)兩個(gè)碳原子和一個(gè)硅原子鑲嵌在氧化硅或碳化硅晶格中( 0.5%Fe@SiO2體系) ，形成高溫穩(wěn)定的催化活性中心。

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（DOI: 10.1126/science.1253150）

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通過(guò)對(duì)納米0.5% Fe@SiO2 體系開(kāi)展了原位XAFS 實(shí)驗(yàn)。證明在催化劑活化前，具有明顯的Fe-O 配位，而在催化劑活化后，變?yōu)镕e-C 以及Fe-Si 配位。該結(jié)果充分說(shuō)明催化劑的性能來(lái)源于不飽和配位Fe原子的高活性。

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中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所韓偉強(qiáng)課題組，利用改進(jìn)多元醇的濕化學(xué)方法，合成了系 列MSn5 ( M = Fe，Co，F(xiàn)e0.5Co0.5) 合金納米負(fù)極材料，作為鋰電池負(fù)極材料時(shí)，其理論容量為929mAh /g^－1，是報(bào)道的M-Sn( M為電化學(xué)惰性金屬) 合金中理論比容量最高的材料，并利用原位XAFS、原位XRD和電化學(xué)測(cè)試方法，對(duì)其充放電機(jī)理進(jìn)行了深入探討。

（DOI：10.1039/C4TA06960A、10.1021/am508547g）

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時(shí)間分辨QXAFS方法能夠用于研究能源催化、環(huán)境科學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域中動(dòng)力學(xué)過(guò)程的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題， 可以在原來(lái)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上更加深入地理解材料的制備和工作等化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，這也是目前國(guó)際上XAFS 方法發(fā)展的熱點(diǎn)。

中科大韋世強(qiáng)課題組發(fā)表在JACS的文章中利用QXAFS方法詳細(xì)研究了金納米顆粒在液相合成過(guò)程中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在弱還原劑反應(yīng)條件下，初始成核階段經(jīng)歷還原生 成Cl3-Au-AuCl3-二聚體， 而后形成更復(fù)雜的 AunCln+x 團(tuán)簇的新成核機(jī)理，并提出了金納米顆粒的初期成核、緩慢生長(zhǎng)和最終聚集的三步生長(zhǎng)機(jī)理。

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（DOI：10.1021/ja101101d）

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掠入射XAFS方法的信號(hào)主要來(lái)自表面原子，通過(guò)改變掠入射角的大小可以達(dá)到一定范圍內(nèi)的深度分辨，特別適合用來(lái)研究材料的表面及界面結(jié)構(gòu)。

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（DOI：10.1021/jp500097v）

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了解五價(jià)As(V) 在金屬氧化物/水界面處的局域結(jié)構(gòu)對(duì)于理解其在 環(huán)境中的存在和運(yùn)輸至關(guān)重要，中科院生態(tài)中心的景傳勇課題組利用掠入射XAFS研究As (V) 在TiO2 (110) 表面的吸附結(jié)構(gòu)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)As(V) 以四面體形式結(jié)合于TiO2 (110) 面，該結(jié)果有助于探索單晶表面的分子吸附機(jī)制。

目前在材料科學(xué)研究領(lǐng)域，XAFS方法已成為了研究材料的局域原子和電子結(jié)構(gòu)的一種重要表征手段，相關(guān)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展迅速。目前國(guó)際上的主要發(fā)展方向集中在快時(shí)間分辨XAFS 方法( fs ～ ps) ，高能量分辨率XAFS方法( ～ meV) 、高空間分辨XAFS方法( ～ 10 nm) 原位 XAFS 結(jié)合多種外場(chǎng)( 光、電、磁、溫度) 條件表征及 XAFS 耦合其它表征( 紅外、拉曼、質(zhì)譜、衍射) 手段等。

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（內(nèi)容來(lái)源：王宇, 李炯, 張碩, et al. X射線(xiàn)吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)在材料科學(xué)中的應(yīng)用. 中國(guó)材料進(jìn)展.）

XASF與DFT計(jì)算模擬相結(jié)合，已經(jīng)成為催化材料研究的經(jīng)典手段，尤其是在頂刊文章中，更為常見(jiàn)。