Rentgenska emisijska spektroskopija (XES), ki temelji na sevalnih prehodih iz zasedenih valenčnih elektronskih stanj, omogoča preučevanje lokalne elektronske zgradbe in kemijske vezave atomov v različnih razsežnih materialih. Z uporabo ustreznega spektrometra v kombinaciji z laboratorijskim virom ionizirajočega sevanja, spektroskopija XES omogoča preučevanje lokalne elektronske zgradbe razsežnih materialov (v trdni in tekoči obliki) z energijami emisijskih črt (in ustreznih absorpcijskih robov) v spektralnem področju nežne rentgenske svetlobe, ki je z eksperimentalnega stališča nekoliko specifično. V okviru programa dela bomo poskusili razviti in uveljaviti spektroskopijo XES kot analitično orodje za laboratorijsko analizo kemijskega stanja žvepla v katodah baterij kovina-žveplo, ki teoretično omogočajo povečanje energijske gostote za velikostni red v primerjavi z litij ionskim baterijami in so zato eden izmed najbolj obetavnih sistemov za aplikacije, ki zahtevajo veliko energijsko gostoto. Da bi dosegli kapacitete, ki so potrebne za komercialno uporabo, je potrebno izboljšati osnovno razumevanje mehanizma elektrokemijske pretvorbe žvepla. Bistveno vlogo pri tem igrajo analitske tehnike, ki omogočajo nedestruktivno analizo katodnih materialov med delovanjem baterije (metode operando). Trenutno se pri karakterizaciji elektrokemijskih procesov v žveplovi katodi najbolj pogosto uporablja rentgenska absorpcijska spektroskopija z uporabo sinhrotronske svetlobe. Omejen dostop do velikih eksperimentalnih naprav, predstavlja ozko grlo za bolj rutinsko analizo elektrokemijske pretvorbe žvepla. V predlaganem projektu bomo razvili laboratorijsko analitsko metodo, ki bo omogočala analizo v laboratoriju in jo uporabili za karakterizacijo elektrokemijske pretvorbe žvepla v nekaterih novih tipih baterij kovina-žveplo, ki omogočajo povečanje energijske gostote in kapacitete.
Prof. dr. Matjaž Kavčič
Dr. Matjaž Kavčič se pri svojem delu osredotoča na razvoj in uporabo rentgenskih spektroskopskih metod s sinhrotronsko svetlobo, predvsem metod »foton-noter/foton-ven«, ki združujejo vzbujanje z monokromatsko rentgensko svetlobo in detekcijo izsevane/sipane svetlobe z visoko energijsko ločljivostjo. Na žarkovnih linijah različnih evropskih sinhrotronov opravlja preučevanje osnovnih lastnosti izoliranih atomov in molekul ter elektronske zgradbe naprednih materialov.
Raziskovalni program: Raziskave atomov, molekul in struktur s fotoni in delci
Tema usposabljanja: Razvoj rentgenske emisijske spektroskopije za laboratorijsko karakterizacijo litij-žveplovih baterij naslednje generacije