G670系統在特殊環境下的應用

1.       豐富的應用場景-自制蛋白質粉樣品倉。

本實驗研制了一種用于X射線粉末衍射(XRPD)分析的蛋白質樣品夾持器，并在溶菌酶上進行了試驗。通過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衍射儀中平板實驗架，為了在內部X射線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晶體薄膜。同時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和墻壁上，從而避免多層粉末的產生。

樣品夾由一個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生沖突。

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。

實驗部分：

分別測量雞蛋白溶解酶素中的蛋白粉末及牛科動物胰腺中的胰島素。

在銅靶Kα1（λ=1.5406ANG），信號采集時間：4小時。

T6，R6胰島素圖譜；

樣品量：7μl；

采集時間：30分鐘；

銅靶Kα1（λ=1.5406ANG）

結論：

通過計算可知，該實驗建立了一種基于標準實驗室源的XRD樣品試樣架，可快速鑒定蛋白質晶體結構。通過對針孔準直的優化，改進了設計，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.       豐富的應用場景-超低溫控溫系統。

摘要：

多陽離子混合鹵化物(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，它們與太陽能電池中電荷分離的有效性有關，以及溫度相關的帶隙能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的溫度依賴性(T = 5 - 300k)研究表明，由于沒有任何與相變相關的特征，如*的MAPbI3中約100 meV的躍遷，晶體相變受到抑制。我們用與溫度有關的電反射率光譜技術驗證了這些結果，這是一種非常可靠的技術，可以直接和無損地測定完整太陽能電池吸收層的光學共振。此外，我們證實了在Cs0.05(FA0.83MA0.17)0.95Pb(I0.83Br0.17)3 by中對相變的抑制作用。

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

實驗方法：

為制備粉末進行X射線衍射(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 670.4,一個閉環的氦冷低溫恒溫器，以及溫度控制器。共同實現10K-300K的變溫控溫。

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

MAPbI3、MAPbBr3隨溫度而變的X射線粉末衍射圖(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.       豐富的應用場景-變壓

在15 GPa左右，Li2C2的高壓多形性由Immm基態結構(Z = 2)形成，變為Z = 4的正交Pnma- Li2C2結構。本文通過進化演算方法對晶體結構進行預測，并輔以實測證實計算的結果（拉曼，XRD）。

實驗方法：

粉末樣品在惰性氣體環境中，裝入不銹鋼墊片上一個150微米大小的孔中。壓力傳遞介質(PTM)為氦，在室溫下，使用MAR555 at面板探測器在ESRF的ID09波束線上采集衍射數據，使用Huber G670系統進行測量。X射線波長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。采用紅寶石發光法對壓力進行監測。利用Fit2D軟件對二維衍射數據進行處理。

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驗結果吻合較好。超過20GPa時，Immm- Li2C2與高壓的改性產物共存。

《Structural Transformations of Li2C2 at High Pressures》