Röntgenabsorptionsspektroskopie an amorphen Festkörpern, Flüssigkeiten, katalytischen und biochemischen Systemen — Möglichkeiten und Grenzen

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Abstract
Obwohl der Effekt, auf dem die Röntgenabsorptionsspektroskopie (EXAFS‐Spektroskopie) beruht, seit etwa siebzig Jahren bekannt ist, fand sie bis vor zwanzig Jahren keine Anwendung. Gründe hierfür waren einerseits der Mangel an leistungsfähigen Röntgenquellen, andererseits das Fehlen einer geeigneten theoretischen Beschreibung. Mit dem Aufkommen der Synchrotronstrahlung hat sich die Situation von Grund auf geändert. Heute wird die EXAFS‐Spektroskopie auf sehr unterschiedliche Probleme angewendet und immer häufiger bei chemischen Fragestellungen eingesetzt. Die außergewöhnliche Eigenschaft der EXAFS‐Spektroskopie, in nahezu jedem beliebigem Gemisch, unabhängig vom Aggregatzustand sowie elementspezifisch mit hoher Empfindlichkeit lokale Strukturen bestimmen zu können, birgt jedoch die Gefahr, daß das Maß an erhaltbarer Strukturinformation überschätzt wird. Eine realistische Einschätzung der Leistungs‐fähigkeit der EXAFS‐Spektroskopie ist bei kristallinen Stoffen mittlerweile eingetreten, nicht aber bei amorphen Systemen. Hier reichen die Standpunkte von völliger Ablehnung bis zur Überinterpretation der EXAFS‐Spektren. In diesem Artikel wird versucht aufzuzeigen, wie die EXAFS‐Spektroskopie bei der Untersuchung nichtkristalliner Stoffe eingesetzt werden kann. Zunächst wer‐den die Meßtechniken, Auswerteverfahren und die Simulation von EXAFS‐Spektren erläutert. Mit den einfachsten Systemen — den amorphen Metallen und Nichtmetallen — beginnend, wird an repräsentativen, nicht unbedingt aktuellen Beispielen erläutert, welche Strukturinformationen die EXAFS‐Spektroskopie liefert, wie sich bei binären Systemen die lokale Umgebung um beide Komponenten bestimmen läßt und wie sogar das Kristallisationsverhalten und Strukturänderungen bei chemischen Reaktionen untersucht werden können. Anschließend werden EXAFS‐Untersuchungen an Lösungen, molekularen Flüssigkeiten und Schmelzen vorgestellt. Der abschließende Teil beschäftigt sich mit typischen Anwendungsgebieten der EXAFS‐Spektroskopie, der Untersuchung von homogenen und heterogenen Katalysatoren sowie der Aufklärung von aktiven Zentren in Enzymen.

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