Tender X-ray Extended Absorption Fine Structure (TX-EXAFS, 1.75~6 keV)
柔X光延伸吸收光譜（TX-EXAFS）是一種先進的分析工具，可以深入研究材料在原子層面的電子和化學性質。 透過在軟X射線能量範圍（通常為1.75至6keV）內操作，TX-EXAFS使研究人員能夠以非凡的精度探索材料的原子排列、氧化態和電子配置。 此技術依賴軟X射線與樣品的相互作用，在光吸收邊附近，核層電子經歷光吸收過程，產生能譜。 透過對此能譜進行嚴格分析，研究人員可以揭示有關材料中元素組成、鍵合特性和分子取向的寶貴資訊。
TX-EXAFS的應用涵蓋了廣泛的科學領域，在研究和開發中成為一種多功能且不可或缺的工具。 在材料科學中，TX-EXAFS對於研究薄膜、表面和界面具有重要作用，揭示了電子行為和結構-性能關係，對於材料設計和優化至關重要。 催化研究從TX-EXAFS中受益良多，有助於分析表面反應、催化劑功能和活性位點，促進高效催化系統的發展。 此外，TX-EXAFS在環境研究中已廣泛應用，使研究人員能夠高靈敏度和特異性地調查污染物、氣溶膠和環境樣品。 在能源材料研究領域，TX-EXAFS在提升對於用於能量儲存、轉換和再生能源技術的材料理解方面發揮關鍵作用，為開發具有增強性能和永續性的新材料做出貢獻。
奈米材料
在這項實驗中作者研究新型無鉑MoNi4電催化劑奈米粒子的化學鍵合。他們將奈米顆粒固定在MoO2上，這些顆粒是由NiMoO4退火候控制Ni原子向外擴散而成。圖1為NiMoO4以及具有外擴散MoNi4奈米粒子的MoO2的NEXAFS光譜，觀察Mo-L NEXAFS可發現Mo(2p)轉變至Mo(4d)的電子態。NiMoO4Mo-Lii吸收邊在2630.8eV顯示出一個主峰，並在2629.4eV處顯示一個附加肩峰，而Mo-Liii吸收邊在2526.0eV處顯示一個主峰，並在2524.6eV處顯示一個附加肩峰。結果表明Mo-Lii和Mo-Liii邊緣處的軌道分裂均為1.4eV，MoNiO4完全轉化為MoO2，並形成了電催化活性MoNi4奈米粒子。
參考資料：
S. Werner, P. Guttmann, F. Siewert, A. Sokolov, M. Mast, Q. Huang, Y. Feng, T. Li, F. Senf, R. Follath, Z. Liao, K. Kutukova, J. Zhang, X. Feng, Z.-S. Wang, E. Zschech, G. Schneider, Spectromicroscopy of Nanoscale Materials in the Tender X-Ray Regime Enabled by a High Efficient Multilayer-Based Grating Monochromator. Small Methods 2023, 7, 2201382. https://doi.org/10.1002/smtd.202201382
植物科學
通常植物中的鈣含量以分光光度計或是質譜儀進行測量，但這些技術需要大樣本量、化學萃取，同時空間解析度有限。換做使用NEXAFS光譜以空間分辨率測量植物樣品中的鈣碳質量比，無須化學或大樣本量。 圖2為未萃取的第2，第5，第8，第11洋蔥鱗在鈣K邊緣的螢光NEXAFS光譜。量測結果表明第2層和第5層的鈣質量分數顯著高於第8層和第11層，洋蔥鱗片的編號是這樣的：第2號鱗片是本研究中最古老的洋蔥鱗片，而11層則是最年輕的洋蔥皮，在洋蔥鱗莖發育的第10至12周形成，並且在結構和組成上沒有太大差異。儘管這項研究只討論了 Ca NEXAFS 的應用來定量乾洋蔥表皮和下胚軸中的鈣，但該技術也可以擴展到活的和複雜的組織，例如根、花、穀物和葉子。 NEXAFS 已用於表徵複雜的生物組織，例如蛇鱗（Baio 等人，2015）、青蛙舌粘液（Fowler 等人，2018）和昆蟲角質層（Baio 等人，2019）。
參考資料：
Rongpipi S, Barnes WJ, Siemianowski O, Del Mundo JT, Wang C, Freychet G, Zhernenkov M, Anderson CT, Gomez EW, Gomez ED. Measuring calcium content in plants using NEXAFS spectroscopy. Front Plant Sci. 2023 Aug 16;14:1212126.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10468975
化學
這項研究探討了氧化鈾形成的問題，本效應是在3keV光子的較短MFP發生，所以如探針一般測試費米邊緣附近來確認氧化存在或不存在。如圖3所示，hv=3570eV和hv=3760eV的第一個峰提供了氧化鈾的清楚資訊。UM4和UM5有相似的峰，即便有所偏移，這意味著兩者有相似的結構特徵但原子間距不盡相同，由於X射線測量對這種氧化物表現出更強的敏感性，所以峰值可用作是否存在鈾氧化的原位測量，結果顯示兩者都有不同程度的氧化。
參考資料：
J.G. Tobin, S.H. Nowak, S.-W. Yu, R. Alonso-Mori, T. Kroll, D. Nordlund, T.-C. Weng, D. Sokaras, EXAFS as a probe of actinide oxide formation in the tender X-ray regime, Surface Science, 698, 2020, 121607.
https://doi.org/10.1016/j.susc.2020.121607.
電化學
這項研究測試了用於汽車的鋰硫電池，使用operando sulfer k edgeXANES來分析硫的氧化還原化學，並聯繫化學機制跟局部結構。圖4中顯示了電池運轉期間的XANES數據，根據在operando mode下測量的光譜可以確認陰極成分的變化。陰極形成的硫化合物可以透過邊緣和前緣共振的特徵能量來識別。比方說元素硫在2474eV處有主要共振，而硫酸鹽類的吸收則轉移到2479eV處。本光譜的主要貢獻來自於電解質中的S6+化合物，而放電時肩部的增加則表明多硫化鋰的產生。
參考資料：
Giuliana Aquilanti et al. Operando characterization of batteries using x-ray absorption spectroscopy: advances at the beamline XAFS at synchrotron Elettra. J. Phys. D: Appl. Phys. 2017, 50, 074001.
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6463/aa519a/meta