Investigadores del Instituto de Ciencia Molecular (IMS), Centro de Investigación de Innovación para Pilas de Combustible, Universidad de Electro-Comunicaciones, Centro de Investigación en Ciencia de Materiales, Universidad de Nagoya, y JASRI (Instituto de Investigación de Radiación de Sincrotrón de Japón), han mejorado un instrumento de espectroscopía de fotoelectrones a presión ambiental utilizando rayos X duros producidos en SPring-8 y han tenido éxito en la espectrometría de fotoelectrones bajo presión atmosférica real por primera vez en el mundo. Sus logros se han publicado en línea en la Física Aplicada Express .

La espectroscopia de fotoelectrones convencional solo puede medir muestras a alto vacío, mientras que muchas reacciones catalíticas ocurren bajo presión atmosférica. La discrepancia entre los resultados obtenidos mediante experimentos a alto vacío y el mecanismo de reacción real a presión atmosférica, "espacio de presión, "ha sido un problema. En los últimos años, para llenar este vacío, Se ha desarrollado un aparato llamado "espectroscopia fotoelectrónica de presión ambiental" que permite la medición en una atmósfera de gas. Sin embargo, el límite de presión superior de operación en un espectrómetro fotoelectrónico de presión ambiental general es aproximadamente 5, 000 Pa. Incluso el aparato con el rendimiento más alto del mundo reportado actualmente tiene un límite de 15, 000 Pa (aproximadamente 0,15 atm), que es aproximadamente 1/7 de la presión atmosférica (aproximadamente 100, 000 Pa). Por lo tanto, varios grupos de investigación en el mundo han estado trabajando en el desarrollo de espectroscopía de fotoelectrones que operan bajo mayor presión de gas.

Un problema de la medición con un espectrómetro de fotoelectrones a presión ambiental es la "disminución de energía" de los fotoelectrones emitidos por la muestra expuesta a la luz. que se debe a la dispersión causada por el gas. Esto limita la presión superior de la medición. "Hicimos dos mejoras, "explica Yasumasa Takagi, un profesor asistente de IMS. "Primero, utilizamos rayos X duros que tienen mayor energía en comparación con los rayos X suaves y la energía cinética aumentada de los fotoelectrones. Próximo, Creamos una apertura extremadamente pequeña de 30 μm de diámetro (figura a la izquierda), que es un puerto que acepta fotoelectrones en el espectrómetro. Esto permitió acortar la distancia entre la muestra y la apertura, es decir, la distancia de los fotoelectrones que viajan a través del gas se ha acortado ". utilizando una película fina de oro como muestra, el grupo de investigación logró la espectroscopia fotoelectrónica bajo presión atmosférica real, por primera vez en el mundo (figura de la derecha).

El profesor Toshihiko Yokoyama (IMS) tiene una visión de las posibilidades de futuras aplicaciones del nuevo espectrómetro de fotoelectrones. "Nuestro aparato logró la espectroscopia de fotoelectrones bajo presión atmosférica real, lo que amplió enormemente su campo de aplicación. Las reacciones entre el sólido y el gas, como las reacciones catalíticas y las reacciones de los electrodos en las pilas de combustible, se pueden examinar directamente a presión atmosférica. También se puede aplicar a muestras biológicas frágiles a alto vacío. En el futuro, La espectroscopia de fotoelectrones se utilizará para el análisis de estado en diversas áreas de investigación ".