We studied the effect of substrate-induced strain state on the superconducting transition in GdBa2Cu3O7-x(GdBCO)/La0.7Sr0.3MnO3 (LSMO) bilayers deposited on a LaAlO3 (LAO) substrate. The stain state of LSMO is controlled by increasing the thickness from 20 nm to 80 nm. Analyses on the extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) measurements reveal difference in the direction of MnO6 octahedral distortion depending on the LSMO thickness, which leads to a difference in anisotropy of magnetization of LSMO layer. The superconducting transitions of our system are strongly correlated with the magnetic anisotropy accompanied by the MnO6 octahedron distortion in a specific direction. This result suggests the possibility of improving the superconducting transition in the GdBCO/LSMO bilayer system by controlling the degree of competition between superconductivity and ferromagnetism via adjusting strain state in the LSMO layer.
Microstructure of the Fe-Ti system by ion beam mixing of multilayers at 300 K and 77 K has been studied in a wide composition range. The ion bombardment was carried out using $Ar^+$ ions at 80 keV. Using grazing angle x-ray diffraction we find that the lattice parameters of these bcc solid solutions are very close to that of $\alpha$-Fe. Extended x-ray absorption fine-structure spectroscopy have been performed to investgate the short-range order in the ion-beam-mixed state. The structure parameters, such as the interatomic distance and the coordination number are estmated from the Fe K-edge Fourier filtered EXAFS spectra. The interatomic distance is independent of the alloy concentration and it is almost constant. The study of x-ray absorption near-edge structure gives information on the individual $\rho$components of the partial densityof states of the conduction band of the Fe and Ti We also find that a charge transfer from Ti to Fe atoms takes place.
키랄성 말단기의 에폭사이드는 키랄중간체나 여러 출발물질로서 다양하게 이용되기 때문에 입체선택적인 합성방법은 학술적으로나 산업적인 관점에서 대단히 흥미롭다. 본 연구에서는 염화갈륨, 인듐 및 탈륨을 함유한 2분자형의 키랄성 코발트 살렌 촉매를 새로이 합성하고 그 특성을 평가하였다. 촉매가 2분자형을 갖는지의 직접적인 증거를 질량분석과 EXAF분석을 통하여 제시하였다. 합성한 촉매는 여러 종류의 에테르 및 에스테르 그룹을 함유한 에폭사이드 유도체의 가수분해의 속도차에 의한 비대칭 고리열림반응에 적용하여 그 활성과 선택성을 조사하였다. 합성이 용이한 2분자구조의 살렌착체 촉매는 물을 친핵체로 하는 라세믹 에폭사이드의 고리 열림을 통하여 99%ee 이상을 나타낼 정도의 매우 높은 광학선택성을 보였다. 2분자형의 살렌 촉매는 단분자형의 촉매에 비하여 촉매량을 적게 첨가하여도 현저히 향상된 촉매활성을 나타내었다. 본 연구에서 적용한 촉매시스템은 키랄 에폭사이드 및 1,2-디올 중간체의 제조에 매우 효과적이었다
The dependence of electronic properties and local structure of tantalum oxide thin film on oxygen deficiency have been investigated by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Reflection Electron Energy Loss Spectroscopy (REELS), and X-ray absorption spectroscopy (XAS). The XPS results showed that the oxygen flow rate change results in the appearance of features in the Ta 4f at the binding energies of 23.2 eV, 24.4 eV, 25.8, and 27.3 eV whose peaks are attributed to Ta1+, Ta2+, Ta3+, Ta4+, and Ta5+, respectively. The presence of nonstoichiometric state from tantalum oxide (TaOx) thin films could be generated by the oxygen vacancies. The REELS spectra suggested the decrease of band gap for tantalum oxide thin films with increasing oxygen deficiency. In addition, XAS spectra manifested both the increase of coordination number of the first Ta-O shell and a considerable reduction of the Ta-O bond distance with the decrease of oxygen deficiency.
This study was to investigate the electronic structure and optical properties of Na doped into NiO thin film using XPS and REELS. The films were grown by electron beam evaporation with varying the annealing temperature. The relationship between the electrical characteristics with the local structure of NiO thin films was also discussed. The x-ray photoelectron results showed that the Ni 2p spectra for all films consist of Ni 2p3/2 which indicate the presence of Ni-O bond from NiO phase and for the annealed film at temperature above $200^{\circ}C$ shows the coexist Ni oxide and Ni metal phase. The reflection electron energy loss spectroscopy spectra showed that the band gaps of the NiO thin films were slightly decreased with Na-doped into films. The Na-doped NiO showed relatively low resistivity compared to the undoped NiO thin films. In addition, the Na-doped NiO thin films deposited at room temperature showed the best properties, such as a p-type semiconducting with low electrical resistivity of $11.57{\Omega}.cm$ and high optical transmittance of ~80% in the visible light region. These results indicate that the Na doping followed by annealing process plays a crucial in enhancing the electrical and optical properties of NiO thin films. We believe that our results can be a good guide for those growing NiO thin films with the purpose of device applications, which require deposited at room temperature.
전지 재료의 충방전 과정 연구에는 X-선 분말회절(x-ray powder diffraction techniques)과 중성자회절을 많이 사용하였다. 하지만 이러한 분석기술은 long-range order의 구조에 관한 정보를 제공하는데 유용하지만 atomic scale의 구조에 관한 정보를 얻기에는 한계가 있다. Li 전지에서의 전기화학적 반응에서는 cathode 물질에 포함된 전이금속의 산화, 환원 반응에 의한 Li 이온의 intercalation (charge process)과 deintercalation (discharge process) 현상이 일어난다. 이러한 충방전 과정은 알려지지 않은 다양한 형태의 위상 변화를 동반하게 되는데 x-선 이나 중성자를 이용한 powder diffraction techniques 로는 단지 정성적인 결정학적 정보를 얻을 수 있다. 따라서 최근에 원자 단위의 local structure에 관한 정보와 electrochemical state에 관한 정보를 동시에 얻을 수 있는 X-ray Absorption Fine Structure (XAFS) 분석기술을 Li 전지분석에 활용하기 시작하였다. XAFS는 하나의 x-ray 흡수원자에 대해서 주변원자들의 원자구조에 관한 정보와 구성 원소의 electrochemical state에 관한 정보를 얻을 수 있는 분석방법이다. X-ray Induced Electron Emission Spectroscopy (XIEES)는 x-ray에 의해서 방출된 전자를 검출하여 스펙트럼을 얻는 기능을 함축적으로 나타낸 것으로, x-ray를 물질 표면에 조사하여 발생하는 광전자, Auger 전자, 이차전자 등을 전자검출기(Channel Electron Multiplier: CEM)로 검출하는 기능과, 시료를 투과한 x-ray와 시료에서 발생하는 형광 x-ray를 비례계수기로 검출하는 기능을 가지고 있다. 이러한 검출 능력을 바탕으로 EXAFS, XANES, Standing Wave Technique, Elemental Composition Analysis, DXRD, Total Reflection Technique 등을 이용하여 물질을 구성하고 있는 원소의 성분, 미세원자구조, 전자구조에 관한 정보를 얻을 수 있는 새로운 spectrometer이다. 본 연구에서는 자체 개발한 XIEES의 XAFS 기능을 이용하여 여러 가지 방법으로 제조한 LiMn2-xO4와 LiMnO2, MnO2에서 Mn K-absorption edge에 대한 chemical state 변화를 측정하였다. Absorption edge에서 chemical shift를 측정하기 위해서는 방사광 가속기 수준의 에너지 분해능(~0.3eV)이 필요하다. 이번 연구에서는 SiO2(3140) monochromator를 사용하고 여기에 맞는 적절한 parameter를 적용하여 x-ray 에너지 분해능을 포항방사광가속기 수준으로 개선하였다. XIEES에서 얻은 스펙트럼과 포항방사광가속기에서 얻은 스펙트럼을 비교하였다. Chemical shift가 일어나는 경향은 두 실험 결과가 잘 일치하였다.
Kim, Dae-Suk;Kim, Tae-Jun;Kim, Jun-Hyuk;Zeid, E. F. Abo;Kim, Yong-Tae
Journal of Electrochemical Science and Technology
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제1권1호
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pp.31-38
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2010
In this study, we have demonstrated the fine structure effect of PdCo electrocatalyst on oxygen reduction reaction activity with different alloy composition and heat-treatment time. In order to identify the intrinsic factors for the electrocatalytic activity, various X-ray analyses were used, including inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer, transmission electron microscopy, X-ray diffractometer, and X-ray Absorption Spectroscopy technique. In particular, extended X-ray absorption fine structure was employed to extract the structural parameters required for understanding the atomic distribution and alloying extent, and to identify the corresponding simulated structures by using FEFF8 code and IFEFFIT software. The electrocatalytic activity of PdCo alloy nanoparticles for the oxygen reduction reaction was evaluated by using rotating disk electrode technique and correlated to the change in structural parameters. We have found that Pd-rich surface was formed on the Co core with increasing heating time over 5 hours. Such core shell structure of PdCo/C showed that a superior oxygen reduction reaction activity than pure Pd/C or alloy phase of PdCo/C electrocatalysts, because the adsorption energy of adsorbates was apparently reduced by lowering the dband center of the Pd skin due to a combination of the compressive strain effect and ligand effect.
키랄성 말단기의 에폭사이드는 키랄중간체나 여러 출발물질로서 다양하게 이용되기 때문에 그 선택적인 합성법은 매우 유용하다. 본 연구에서는 염화코발트(II), 염화철(III) 및 질산아연(II)을 각각 함유한 키랄 코발트 살렌 촉매를 새로이 합성하고 그 특성을 평가하였다. 질량분석과 EXAF분석을 통하여 형성된 촉매 착체의 구조를 평가하였다. 합성한 촉매는 방향족 에폭사이드인 스타이렌 옥사이드와 페닐글리시딜 에테르의 속도차에 의한 비대칭 가수분해적 고리열림반응과 글리시틸부틸레이트의 합성반응에 적용하여 그 활성과 선택성을 조사하였다. 합성이 용이한 전이금속염함유 살렌착체 촉매는 물을 친핵체로 하는 라세믹 에폭사이드의 고리 열림을 통하여 99%ee 이상을 나타낼 정도의 매우 높은 광학선택성을 보였으며, 적은 양의 첨가로도 높은 활성을 보였다. 본 연구에서 적용한 촉매씨스템은 키랄 에폭사이드 및 1,2-디올 중간체의 제조에 매우 효과적이었다.
$Li_4Ti_5O_{12}$는 우수한 안정성으로 고출력 배터리의 음극 물질로 주 목 받고 있다. 그러나 절연체로서 전도도의 개선이 필요한 상황으로 다양한 방법이 시도되고 있다. 본 연구에서는 Cr 도핑을 통해서 $Li_4Ti_5O_{12}$의 전도도 향상을 목표로 하였으며, X-선 흡수 실험 및 FEFF 8.4 코드를 이용한 제일원리 계산을 통해서 도핑에 의한 미세 구조 및 전자 구조의 변화를 분석하였다. Cr 도핑은 페르미 레벨을 Cr d 밴드의 중심에 위치시켜 전도성을향상시켰으며, Ti d 밴드의 전자밀도를 높여 XANES pre-edge및 White line의 변화를 야기했다.
Structural changes of an iron phthalocyanine (FePC) monolayer induced by adsorption and externally applied potential on high area carbon surface have been investigated in situ by iron K-edge X-ray absorption fine structure (XAFS) in 0.5 M $H_2S0_4.$ Fine structures shown in the X-ray absorption near edge structure (XANES) for microcrystalline FePC decreased upon adsorption and further diminished under electrochemical conditions. Fe(II)PC(-2) showed a 1s ${\rightarrow}$ 4p transition as poorly resolved shoulder to the main absorption edge rather than a distinct peak and a weak 1s ${\rightarrow}$ 3d transition. The absorption edge position measured at half maximum was shifted from 7121.8 eV for Fe(lI)PC(-2) to 7124.8 eV for $[Fe(III)PC(-2)]^+$ as well as the 1s ${\rightarrow}$ 3d pre-edge peak being slightly enhanced. However, essentially no absorption edge shift was observed by the 1-electron reduction of Fe(Il)PC(-2), indicating that the species formed is $[Fe(II)PC(-3)]^-$. Structural parameters were obtained by analyzing extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) oscillations with theoretical phases and amplitudes calculated from FEFF 6.01 using multiple-scattering theory. When applied to the powder FePC, the average iron-to-phthalocyanine nitrogen distance, d(Fe-$N_p$) and the coordination number were found to be 1.933 $\AA$ and 3.2, respectively, and these values are the same, within experimental error, as those reported ( $1.927\AA$ and 4). Virtually no structural changes were found upon adsorption except for the increased Debye-Wailer factor of $0.005\AA^2$ from $0.003\AA^2.$ Oxidation of Fe(II)PC(-2) to $[Fe(III)PC(-2)]^+$ yielded an increased d(Fe-Np) (1 $.98\AA)$ and Debye-Wailer factor $(0.005\AA^2).$ The formation of $[Fe(II)PC(-3)]^-$, however, produced a shorter d(Fe-$N_p$) of $1.91\AA$ the same as that of crystalline FePC within experimental error, and about the same DebyeWaller $factor(0.006\AA^2)$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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