G670系統在特殊環(huán)境下的應用

更新時(shí)間：2020-07-08 點(diǎn)擊次數：984

1. 豐富的應用場(chǎng)景-自制蛋白質(zhì)粉樣品倉。

本實(shí)驗研制了一種用于X射線(xiàn)粉末衍射(XRPD)分析的蛋白質(zhì)樣品夾持器，并在溶菌酶上進(jìn)行了試驗。通過(guò)集成針孔減少了背景，從7毫升的樣品中獲得良好的信噪比，實(shí)驗結果相當于約2-3毫克的干蛋白。

該樣品倉設計于Huber G670衍射儀中平板實(shí)驗架，為了在內部X射線(xiàn)源上收集盡可能多的信號，設計一般原則是支持具有較大表面積的蛋白質(zhì)晶體薄膜。同時(shí)樣品與檢測器垂直的軸旋轉也很重要，以避免沉積在樣品室的窗戶(hù)和墻壁上，從而避免多層粉末的產(chǎn)生。

樣品夾由一個(gè)1.0 mm厚的帶有孔的聚碳酸酯板(直徑4.5或3.0 mm，分別對應16ml和7 μl的樣品室容積)組成。圖1(a)和圖1(b)中顯示了具體的尺寸。選用無(wú)金屬聚碳酸酯，以避免樣品夾持器的熒光信號與金屬蛋白的熒光信號發(fā)生沖突。

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a:樣品倉的各部分示意圖。

b:polycarbonate disc尺寸示意圖。

c.樣品倉照片。

實(shí)驗部分：

分別測量雞蛋白溶解酶素中的蛋白粉末及?？苿?dòng)物胰腺中的胰島素。

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在銅靶Kα1（λ=1.5406ANG），信號采集時(shí)間：4小時(shí)。

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T6，R6胰島素圖譜；

樣品量：7μl；

采集時(shí)間：30分鐘；

銅靶Kα1（λ=1.5406ANG）

結論：

通過(guò)計算可知，該實(shí)驗建立了一種基于標準實(shí)驗室源的XRD樣品試樣架，可快速鑒定蛋白質(zhì)晶體結構。通過(guò)對針孔準直的優(yōu)化，改進(jìn)了設計，使樣品體積降至7μl，與毛細管試樣架的性能相當，但樣品更容易制備。對于含金屬蛋白，改進(jìn)的樣品試樣架設計成功地應用于粉末衍射儀中。

《A sample holder for in-house X-ray powder diffraction studies of protein powders》

-------Christian Grundahl Frankær, Pernille Harris and Kenny Sta°hl*

2. 豐富的應用場(chǎng)景-超低溫控溫系統。

摘要：

多陽(yáng)離子混合鹵化物(Cs,FA,MA)Pb(I,Br)3鈣鈦礦含有銫，甲酰胺錒(FA)和甲基銨(MA)，具有優(yōu)良的性能，廣泛的光電或激光薄膜應用。我們研究了激子和激子結合能Eb的作用，它們與太陽(yáng)能電池中電荷分離的有效性有關(guān)，以及溫度相關(guān)的帶隙能Eg作為晶體相變的指標。廣義埃利奧特擬合的吸收光譜提供了同時(shí)測定Eb和Eg的可能性。然而，由于激子效應是不可忽略的，即使在室溫下，仔細和詳細的光譜分析是正確解釋的關(guān)鍵。因此，為了提高結果在較高溫度下的可靠性，采用了一種基于f-sum規則的附加評估。對于含Cs的混合鈣鈦礦化合物，得到的Eb值為20-24 meV，低于methylammonium lead iodide (MAPbI3)和溴化物(MAPbBr3)的24-32 meV和36-41 meV，有利于光伏應用中電荷載流子的分離。此外，(Cs,FA,MA)Pb(I,Br)3中Eg的溫度依賴(lài)性(T = 5 - 300k)研究表明，由于沒(méi)有任何與相變相關(guān)的特征，如*的MAPbI3中約100 meV的躍遷，晶體相變受到抑制。我們用與溫度有關(guān)的電反射率光譜技術(shù)驗證了這些結果，這是一種非?？煽康募夹g(shù)，可以直接和無(wú)損地測定完整太陽(yáng)能電池吸收層的光學(xué)共振。此外，我們證實(shí)了在Cs0.05(FA0.83MA0.17)0.95Pb(I0.83Br0.17)3 by中對相變的抑制作用。

為詳細證明該實(shí)驗，我們在5K-室溫的溫度區間內，測量350nm-450nm波長(cháng)下的標準吸收光譜。使用Huber G670系統表征不同溫度下材料的性質(zhì)。

實(shí)驗方法：

為制備粉末進(jìn)行X射線(xiàn)衍射(XRD)測試，在玻璃上制備鈣鈦礦薄膜，然后將其刮除。所得樣品在兩個(gè)箔片之間涂上油脂。使用Huber G670系統， Co靶Kα1（λ=1.788965ANG）；Ge (111) 單色器。將獲得的2Theta圖譜顯示在同一個(gè)圖譜上以便表征不同結果間的區別。該衍射儀裝備了低溫裝置 670.4,一個(gè)閉環(huán)的氦冷低溫恒溫器，以及溫度控制器。共同實(shí)現10K-300K的變溫控溫。

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圖A為Cs0.05化合物隨溫度變化（T=10-300K）的X射線(xiàn)衍射圖譜，盡管晶格膨脹引起了預期的位移[參見(jiàn)(b)]，但衍射圖樣中沒(méi)有發(fā)現與相變相關(guān)的變化，這證實(shí)了未發(fā)生可能的相變。(b)鈣鈦礦峰在約14.2°。正如預期的那樣，由于晶格擴張, 隨著(zhù)溫度降低，反射轉向小衍射角。

MAPbI3、MAPbBr3隨溫度而變的X射線(xiàn)粉末衍射圖(a)和圖(b)，溫度變化區間T = 20 - 300 K。衍射圖表明兩個(gè)鈣鈦礦化合物存在明顯的相變。

《Temperature-dependent studies of exciton binding energy and phase-transition suppression

in (Cs,FA,MA)Pb(I,Br)3 perovskites》

Fabian Ruf,1,a) Meltem F. Aygüler,2 Nadja Giesbrecht,2 Bettina Rendenbach,3 Alice Magin,1

Pablo Docampo,4 Heinz Kalt,1 and Michael Hetterich1,5,

3. 豐富的應用場(chǎng)景-變壓

在15 GPa左右，Li2C2的高壓多形性由Immm基態(tài)結構(Z = 2)形成，變?yōu)?/span>Z = 4的正交Pnma- Li2C2結構。本文通過(guò)進(jìn)化演算方法對晶體結構進(jìn)行預測，并輔以實(shí)測證實(shí)計算的結果（拉曼，XRD）。

實(shí)驗方法：

粉末樣品在惰性氣體環(huán)境中，裝入不銹鋼墊片上一個(gè)150微米大小的孔中。壓力傳遞介質(zhì)(PTM)為氦，在室溫下，使用MAR555 at面板探測器在ESRF的ID09波束線(xiàn)上采集衍射數據，使用Huber G670系統進(jìn)行測量。X射線(xiàn)波長(cháng)λ=0.415588ANG，樣品上光斑直徑為30μm，為提高粉末樣品的均勻性，DAC（金剛石對頂氈）在±3°震蕩。采用紅寶石發(fā)光法對壓力進(jìn)行監測。利用Fit2D軟件對二維衍射數據進(jìn)行處理。

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上圖為高至24.7 GPa的衍射圖譜，與拉曼研究不同，這里的壓力條件是流體靜力的。低于16個(gè)GPa條件對應的是 Immm- Li2C2。在16.5GPa條件下出現了新的峰值。相變起始壓力與拉曼實(shí)驗結果吻合較好。超過(guò)20GPa時(shí)，Immm- Li2C2與高壓的改性產(chǎn)物共存。

《Structural Transformations of Li2C2 at High Pressures》