同步辐射GI-XAFS技术研究表界面自组装体结构及相互作用机制

金属配合物在固体表面、固液、液液界面通过分子间作用力可以自组装形成具有特殊光、电、磁功能的分子材料，其功能特性与分子结构具有密切的关系，尤其是金属原子的电子结构、金属原子与近邻配体的配位结构、在界面所形成的自组装体排列结构。基于同步辐射的掠入射吸收谱GI-XAFS技术是利用同步辐射光所特有的高亮度，高度准直，能量连续可调和极化等特点，在全反射临界角附近，通过调整入射X射线的角度，从而达到对样品层层结构进行精细分析的一种实验方法。本研究拟基于第三代同步辐射光源-上海光源X射线吸收谱学线站，建立、发展和完善GI-XAFS技术，并用其来研究处于固体表面、固液、液液界面的金属配合物形成的自组装体结构，获得处于表界面中的配合物分子结构以及不同组分之间的相互作用机制等重要信息，为功能性金属配合物分子在表界面的自组装研究提供新的研究方法和实验技术。

基于同步辐射的掠入射X射线吸收精细结构（GI-XAFS）技术可以获得含金属分子在固体表界面的电子结构和配位结构信息。其表面敏感度与X射线的穿透深度密切相关，当X射线的入射角度小于全反射临界角时，穿透样品表面的深度可以从几个原子层到几个纳米，入射光的穿透深度随着掠入射角的增加而增加，通过改变掠入射角，可以实现一定范围内的深度分辨。掠入射条件下入射波与反射波会产生干涉，形成垂直于表面的驻波场，增强了激发光的强度，显著增强了样品的荧光信号。. 我们依托上海光源X射线吸收谱学线站，建立、发展和完善了GI-XAFS技术，研制了部分设备，搭建了相应的测试平台，获取处于表界面中的金属或者金属配合物分子结构以及不同组分之间的相互作用机制等谱学信息，在全反射临界角附近，通过调整入射X射线的角度，从而达到对样品结构进行精细分析的目的，建立了功能性金属配合物分子在表界面的自组装体同步辐射XAFS研究方法。该方法在研究自组装系统的固-固和固-液界面的局域结构方面取得了重要进展，通过利用GI-XAFS获得了自组装有机发光薄膜的化学结构和位于金红石(110)表面上As(V)物种的界面结构构型。此外，我们还将该方法学拓展到高温原位GI-XAFS技术，设计了相应的高温GI-XAFS原位池。在该项目资助下，截至目前，我们已发表SCI论文8篇。基于该项目发展的GI-XAFS实验方法不仅应用本项目的研究中，也为国内相关领域的用户更好的利用上海光源提供了新的实验方法，相关技术和实验方法已经开放给国内用户使用。