Rentgenske spektroskopije

Osnovni cilj predmeta je, da študenti pridobijo potrebna osnovna znanja za razumevanje in uporabo različnih rentgenskih metod za karakterizacijo atomske in molekularne strukture materialov. S pridobljenimi znanji lahko načrtujejo in izberejo primerne rentgenske eksperimentalne metode za karakterizacijo materiala in aktivno sodelujejo pri izvedbi eksperimentov ter kritično pristopajo k interpretaciji rezultatov.

/

• Izviri rentgenske svetlobe (klasični in sinhrotronski)
• Interakcija rentgenske svetlobe s snovjo (fotoefekt, elastično sipanje, Comptonov pojav, rentgenska fluorescenca, Augerjev pojav)
• Detektorji za rentgensko svetlobo
• Optični elementi za rentgensko svetlobo (zrcala, monokromatorji, filtri, elementi za (mikro)fokusiranje)
• Rentgenska difrakcija
• Rentgenska absorpcijska spektroskopija
• Rentgenska fluorescenčna spektroskopija
• Rentgenska mikroskopija, meritev 2D porazdelitve elementov v vzorcu
• Uvod v analizo atomske in molekularne zgradbe snovi z rentgensko svetlobo ter kombinacije spektroskopskih in mikroskopskih rentgenskih tehnik
• In-situ in in-operando rentgenske absorpcijske spektroskopske tehnike

Znanje in razumevanje:

• Študenti pridobijo osnovna znanja iz področja interakcije rentgenske svetlobe s snovjo. Spoznajo se s karakteristikami rentgenske svetlobe iz nekaterih najpomembnejših izvirov (rentgenska cev, sinhrotronsko sevanje).
• Razumejo delovanje in uporabo glavnih optičnih elementov ter detektorjev za rentgensko svetlobo. Pridobijo osnovna znanja za razumevanje rentgenske difrakcije, rentgenska absorpcijske in emisijske spektroskopije, rentgenske mikroskopije.
• Razumejo delovanje eksperimentalne opreme za omenjene rentgenske metode in osnove analize in interpretacije izmerjenih spektrov. Spoznajo se z možnostmi, ki jih nudijo posamezne rentgenske metode za strukturno analizo snovi na atomskem nivoju.

• I. Arčon, Multimedijsko študijsko gradivo (video predavanja, prosojnice, študentski projekti, YouTube predstavitve, …) iz rentgenskih spektroskopij v e-učilnici MiTeam: https://mitv.ung.si/
• Prosto dostopni učbeniki na OpenStax, Rice University, Huston Texas, USA: https://openstax.org/subjects/science
• University Physics: Volume 3. E-gradivo
• G. Bunker, "Introduction to XAFS: A Practical Guide to X-ray Absorption Fine Structure Spectroscopy", Cambridge University Press, 2010. Katalog
• Y. Iwasawa, K. Asakura, M. Tada, XAFS Techniques for catalysts, Nanomaterials, and Surfaces, Springer (2017). Katalog
• X-ray absorption spectroscopy (principles, applications, techniques of EXAFS, SEXAFS and XANES), edited by D.C. Konnigsberger and R. Prins, John Wiley and Sons, NY (1988).
• F. Cvelbar, Merjenje ionizirajočega sevanja, DMFA – založništvo, Ljubljana 2003. Katalog
• D. A. Skoog, F. J. Holler, T. A. Nieman, Principles of Instrumental analysis, Saunders Colege Publishing, Philadelpia, 1998. Katalog
• W. H. Press, B. P. Flannery, S. A. Teukolsky, W. T. Vettering, Numerical Recipes, Cambridge University press, Cambridge, 1986. Katalog
• S. L. Meyer, Data analysis for scientists and engineers, J. Wiley and Sons (1975) Katalog
• I. Arčon, Introduction to XANES and EXAFS analysis. Nova Gorica: [I. Arčon], 2008. Katalog
• Katarina Vogel-Mikuš, Iztok Arčon, Peter Kump, Primož Pelicon, Marijan Nečemer, Primož Vavpetič, Špela Koren, Marjana Regvar, Analytical tools for exploring metal accumulation and tolerance in plants. Phytotechnologies : remediation of environmental contaminants. Boca Raton (FL): Taylor & Francis (2013) 443-495. E-gradivo
• B. Beckhoff, B. Kanngiesser, N. Langhoff R. Wedell H. Wolff, Handbook of Practical X-Ray Fluorescence Analysis, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2006, ISBN-10 3-540-28603-9 Springer Berlin, Heidelberg. E-gradivo
• Larch software and documentation (freeware XAS analysis software). E-gradivo

Domače naloge in ustni zagovor.
Pri seminarju študent odda rešene domače naloge iz rentgenske spektroskopije v pisni obliki in jih ustno predstavi.

Prof. dr. Iztok Arčon je redni profesor za področje fizike, redno zaposlen na Univerzi v Novi Gorici v Laboratoriju za kvantno optiko. Njegova raziskovalno področje so analize atomske oziroma molekularne strukture novih funkcionalnih nano-materialov (različni (foto)katalizatorji, baterije in drugi materiali za shranjevanje energije, feroelektriki ) ter za raziskave onesnaženja okolja (prsti, vode in rastlin) s težkimi kovinami, z rentgensko absorpcijsko spektrometrijo s sinhrotronsko svetlobo. Raziskovalno delo opravlja pri različnih evropskih sinhrotronskih laboratorijih (Elettra v Trsu, Petra III v Hamburgu, ESRF v Grenoblu,
Soleil v Parizu). Za raziskovalno delo je v letu 2006 prejel Zoisovo priznanje za vrhunske
raziskovalne dosežke na področju rentgenske absorpcijske spektrometrije in leta 2020 Preglovo nagrado za izjemne dosežke na področju rentgenske absorpcijske spektrometrije. Do leta 2025 je objavil preko 220 znastvenih člankov v revijah z visokom faktorjem upliva. Njegovo delo je visoko citirano (preko 3500 čistih citatov), njegov Hirschev indeks je 30.
Izbrane objave /selected publications
1) LORBER, Kristijan, ARČON, Iztok, HUŠ, Matej, ZAVAŠNIK, Janez, SANCHO- PARRAMON, Jordi, PRAŠNIKAR, Anže, LIKOZAR, Blaž, NOVAK TUŠAR, Nataša,
DJINOVIĆ, Petar. Light-assisted catalysis and the dynamic nature of surface species in the reverse water gas shift reaction over Cu/γ−Al2O3. ACS applied materials & interfaces. [Online ed.]. Dec. 11, 2024, vol. 16, iss. 49, str. 67778–67790, ilustr. ISSN 1944-
8252. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c15849, DiRROS - Digitalni repozitorij raziskovalnih organizacij Slovenije, Repozitorij Univerze v Novi Gorici - RUNG, DOI: 10.1021/acsami.4c15849. [COBISS.SI-ID 218386947]
2) LUIN, Uroš, ARČON, Iztok, VALANT, Matjaž. Structure and population of complex ionic species in FeCl2FeCl2 aqueous solution by X-ray absorption spectroscopy. Molecules. Feb. 2022, vol. 27, iss. 3, str. 1-13, ilustr. ISSN 1420-3049. DOI: 10.3390/molecules27030642.
3) GABRIJELČIČ, Matej, RAJH, Ava, TRATNIK, Blaž, BUČAR, Klemen, ARČON, Iztok, PETRIČ, Marko, DOMINKO, Robert, KAVČIČ, Matjaž, KRAJNC, Andraž, VIŽINTIN,
Alen. Investigating hard carbons in na-ion batteries through X-ray Raman Scattering and operando NMR spectroscopy. V: Smarter 8 : book of abstracts : September 22-25, 2024, Univ. Aveiro, Portugal. [S. l.: s. n.], 2024. Str. 70. https://media.sci- meet.com/smarter8.events.chemistry.pt/100112ce-4878-452d-8878- df34ee425603/Smarter8_abstracts.pdf. [COBISS.SI-ID 213168899]
4) KODRE, Alojz, ARČON, Iztok, PADEŽNIK GOMILŠEK, Jana. Gases. V: CHANTLER, C. T.

RUNG, DOI: 10.1107/S1574870722003202. [COBISS.SI-ID 206379267]
5) SIHER, Anja, MAVER, Ksenija, LUIN, Uroš, PINTAR, Albin, ARČON, Iztok, MAVRIČ,
Andraž. Beyond surface area : enhanced pseudocapacitive properties of cobalt layered double hydroxide through structural modifications. Surfaces and interfaces. 2025, vol. 62, [article no.] 106174, 8 str., ilustr. ISSN 2468-
0230. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S246802302500433X, Repozitorij Univerze v Novi Gorici - RUNG, DOI: 10.1016/j.surfin.2025.106174. [COBISS.SI-
ID 228947715].