G670系统在特殊环境下的应用

1.       丰富的应用场景-自制蛋白质粉样品仓。

本实验研制了一种用于X射线粉末衍射(XRPD)分析的蛋白质样品夹持器，并在溶菌酶上进行了试验。通过集成针孔减少了背景，从7毫升的样品中获得良好的信噪比，实验结果相当于约2-3毫克的干蛋白。

该样品仓设计于Huber G670衍射仪中平板实验架，为了在内部X射线源上收集尽可能多的信号，设计一般原则是支持具有较大表面积的蛋白质晶体薄膜。同时样品与检测器垂直的轴旋转也很重要，以避免沉积在样品室的窗户和墙壁上，从而避免多层粉末的产生。

样品夹由一个1.0 mm厚的带有孔的聚碳酸酯板(直径4.5或3.0 mm，分别对应16ml和7 μl的样品室容积)组成。图1(a)和图1(b)中显示了具体的尺寸。选用无金属聚碳酸酯，以避免样品夹持器的荧光信号与金属蛋白的荧光信号发生冲突。

a:样品仓的各部分示意图。

b:polycarbonate disc尺寸示意图。

c.样品仓照片。

实验部分：

分别测量鸡蛋白溶解酶素中的蛋白粉末及牛科动物胰腺中的胰岛素。

在铜靶Kα1（λ=1.5406ANG），信号采集时间：4小时。

T6，R6胰岛素图谱；

样品量：7μl；

采集时间：30分钟；

铜靶Kα1（λ=1.5406ANG）

结论：

通过计算可知，该实验建立了一种基于标准实验室源的XRD样品试样架，可快速鉴定蛋白质晶体结构。通过对针孔准直的优化，改进了设计，使样品体积降至7μl，与毛细管试样架的性能相当，但样品更容易制备。对于含金属蛋白，改进的样品试样架设计成功地应用于粉末衍射仪中。

《A sample holder for in-house X-ray powder diffraction studies of protein powders》

-------Christian Grundahl Frankær, Pernille Harris and Kenny Sta°hl*

2.       丰富的应用场景-超低温控温系统。

摘要：

多阳离子混合卤化物(Cs,FA,MA)Pb(I,Br)3钙钛矿含有铯，甲酰胺锕(FA)和甲基铵(MA)，具有优良的性能，广泛的光电或激光薄膜应用。我们研究了激子和激子结合能Eb的作用，它们与太阳能电池中电荷分离的有效性有关，以及温度相关的带隙能Eg作为晶体相变的指标。广义埃利奥特拟合的吸收光谱提供了同时测定Eb和Eg的可能性。然而，由于激子效应是不可忽略的，即使在室温下，仔细和详细的光谱分析是正确解释的关键。因此，为了提高结果在较高温度下的可靠性，采用了一种基于f-sum规则的附加评估。对于含Cs的混合钙钛矿化合物，得到的Eb值为20-24 meV，低于methylammonium lead iodide (MAPbI3)和溴化物(MAPbBr3)的24-32 meV和36-41 meV，有利于光伏应用中电荷载流子的分离。此外，(Cs,FA,MA)Pb(I,Br)3中Eg的温度依赖性(T = 5 - 300k)研究表明，由于没有任何与相变相关的特征，如*的MAPbI3中约100 meV的跃迁，晶体相变受到抑制。我们用与温度有关的电反射率光谱技术验证了这些结果，这是一种非常可靠的技术，可以直接和无损地测定完整太阳能电池吸收层的光学共振。此外，我们证实了在Cs0.05(FA0.83MA0.17)0.95Pb(I0.83Br0.17)3 by中对相变的抑制作用。

为详细证明该实验，我们在5K-室温的温度区间内，测量350nm-450nm波长下的标准吸收光谱。使用Huber G670系统表征不同温度下材料的性质。

实验方法：

为制备粉末进行X射线衍射(XRD)测试，在玻璃上制备钙钛矿薄膜，然后将其刮除。所得样品在两个箔片之间涂上油脂。使用Huber G670系统， Co靶Kα1（λ=1.788965ANG）；Ge (111) 单色器。 将获得的2Theta图谱显示在同一个图谱上以便表征不同结果间的区别。该衍射仪装备了低温装置 670.4,一个闭环的氦冷低温恒温器，以及温度控制器。共同实现10K-300K的变温控温。

图A为Cs0.05化合物随温度变化（T=10-300K）的X射线衍射图谱，尽管晶格膨胀引起了预期的位移[参见(b)]，但衍射图样中没有发现与相变相关的变化，这证实了未发生可能的相变。(b)钙钛矿峰在约14.2°。正如预期的那样，由于晶格扩张, 随着温度降低，反射转向小衍射角。

MAPbI3、MAPbBr3随温度而变的X射线粉末衍射图(a)和图(b)，温度变化区间T = 20 - 300 K。衍射图表明两个钙钛矿化合物存在明显的相变。

《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.       丰富的应用场景-变压

在15 GPa左右，Li2C2的高压多形性由Immm基态结构(Z = 2)形成，变为Z = 4的正交Pnma- Li2C2结构。本文通过进化演算方法对晶体结构进行预测，并辅以实测证实计算的结果（拉曼，XRD）。

实验方法：

粉末样品在惰性气体环境中，装入不锈钢垫片上一个150微米大小的孔中。压力传递介质(PTM)为氦，在室温下，使用MAR555 at面板探测器在ESRF的ID09波束线上采集衍射数据，使用Huber G670系统进行测量。X射线波长λ=0.415588ANG，样品上光斑直径为30μm，为提高粉末样品的均匀性，DAC（金刚石对顶毡）在±3°震荡。采用红宝石发光法对压力进行监测。利用Fit2D软件对二维衍射数据进行处理。

上图为高至24.7 GPa的衍射图谱，与拉曼研究不同，这里的压力条件是流体静力的。低于16个GPa条件对应的是Immm- Li2C2。在16.5GPa条件下出现了新的峰值。相变起始压力与拉曼实验结果吻合较好。超过20GPa时，Immm- Li2C2与高压的改性产物共存。

《Structural Transformations of Li2C2 at High Pressures》