Vibrationsspektroskopie mit Neutronen: Ein Überblick über neue Richtungen

Die inelastische Neutronenstreuungsspektroskopie (INS) ermöglicht seit über 50 Jahren die Messung von Schwingungsspektren. Die meisten Studien haben einen Typ von Spektrometer verwendet, der einfach zu bauen und zu nutzen ist und Spektren liefert, die den Infrarot- und Raman-Spektren nicht unähnlich sind. In diesem Focal Point Review Artikel zeigen wir die Vorteile eines Typs von Neutronen-Vibrationsspektrometer, der der Spektroskopie-Community weitgehend unbekannt war. Diese Instrumente sind in der Lage, Bereiche mit niedrigem Impulsübergang bei relativ großem Energieübergang zuzugreifen. Das bedeutet, dass die C–H-, N–H- und O–H-Dehnungsregionen erstmals durch INS-Spektroskopie genutzt werden können. Die Instrumente haben allgemein eine sehr große Detektorfläche, was bedeutet, dass sie erheblich empfindlicher sind als die häufiger verwendeten Instrumente. Sie ermöglichen auch die Untersuchung des Energieübergangs als Funktion des Impulsübergangs. Nach einer kurzen Skizzierung der Grundlagen der INS-Spektroskopie beschreiben wir die Betriebsprinzipien der Instrumente und zeigen, wie Fluss und Auflösung austauschbar sind. Danach überprüfen wir, wie die Vorteile der Instrumente genutzt werden können, um das Verständnis von molekularen Systemen in so unterschiedlichen Bereichen wie Wasserstoffspeicherung, Wasserstoffbrückenbindung und Fullerenen zu erweitern. Die Instrumente beginnen, einen signifikanten Einfluss auf Studien zu Katalysatoren zu haben, was durch aktuelle Studien zu Wasserstoff in Brennstoffzellenkatalysatoren, zur Synthese von Methylchlorid, zur Deaktivierung von Methan-Reformierungskatalysatoren und zu einem Modellsystem für die Kohlenmonoxid-Oxidation veranschaulicht wird.