La spectroscopie d'absorption des rayons X (xAs) révèle des informations sur l'état électronique et la géométrie au niveau local de l'atome en mesurant les propriétés d'absorption de la matière aux rayons X. son noyau se compose de deux parties, la structure fine d'absorption des rayons X étendue (exafs) et la structure proximale d'absorption des rayons X (xanes), dont les mécanismes physiques proviennent de l'effet interférentiel de diffusion des ondes photoélectroniques et des atomes proches voisins après l'excitation des électrons de la couche interne par les rayons X, mais la différence entre la gamme d'énergie et le chemin de diffusion conduit à une focalisation sur les informations structurelles qu'elles reflètent.

Mécanismes physiques d'exafs

Exafs observe des signaux oscillants dans la gamme 30 - 1000ev du côté haute énergie du côté absorbant, à la racine de l'effet de diffusion unique des photoélectrons. Lorsque l'énergie des rayons X dépasse l'énergie d'ionisation des électrons de la couche interne, les atomes absorbent les photons et excitent les électrons de la couche interne en photoélectrons, qui se propagent vers l'extérieur sous forme de fonction d'onde. Si des atomes proches voisins sont rencontrés lors de la propagation, la diffusion élastique (rétrodiffusion) se produit, l'onde diffusée interférant avec l'onde émergente au niveau de l'atome absorbant. Comme la longueur d'onde des photoélectrons varie avec l'énergie, les effets d'interférence font que le coefficient d'absorption présente des oscillations périodiques. Grâce à la transformée de Fourier, le signal oscillant peut être converti en fonction de distribution radiale pour obtenir directement des informations telles que la longueur de liaison (précision de 0,01 Å), la coordination et le désordre des atomes de coordination autour des atomes absorbants. Exafs est sensible aux structures ordonnées à courte portée et convient à l'analyse d'échantillons cristallins, amorphes et liquides.

Mécanismes physiques de xanes

Xanes focalise une structure fine qui absorbe l'arête EV jusqu'à environ 50 EV en arrière de l'arête et dont le mécanisme de formation est l'effet de diffusion multiple des photoélectrons avec les atomes proches voisins. Les photoélectrons de faible énergie (énergie cinétique < 50 EV) subissent plusieurs diffusions au cours de leur propagation, formant une superposition complexe de fonctions d'onde. Cette diffusion multiple est très sensible à l'environnement de coordination locale autour de l'atome absorbant (par exemple, les espèces atomiques, l'arrangement géométrique), conduisant à des coefficients d'absorption présentant des caractéristiques telles que des pics discrets, des pics d'épaule, etc. dans la région proximale. Les caractéristiques du spectrogramme xanes reflètent directement la distribution de densité des états électroniques des atomes absorbants, par exemple en analysant quantitativement les changements de Valence des éléments par des décalages de position des arêtes absorbantes, tandis que la présence de pics frontaux révèle des informations sur les orbitales moléculaires non occupées. Contrairement à exafs, xanes est plus adapté à l'étude de systèmes ordonnés ou désordonnés à courte portée, tels que les sites tensioactifs des catalyseurs, les co - groupes métalliques biomacromoléculaires, etc.