fotoelektronspektroszkópia

Fotoelektronspektroskopia on analyyttinen tekniikka, jota käytetään materiaalin kemiallisen koostumuksen ja elektronisen rakenteen määrittämiseen. Se perustuu valosähköiseen ilmiöön, jossa fotonien absorptio materiaalista irrottaa elektroneja. Energiat, joilla nämä elektronit irtoavat, ovat ominaisia kullekin alkuaineelle ja sen kemialliselle ympäristölle.

Tekniikka toimii yleensä siten, että näytteeseen kohdistetaan korkeaenergiainen säteily, tyypillisesti röntgensäteilyä (XPS, X-ray photoelectron spectroscopy) tai ultraviolettisäteilyä (UPS, Ultraviolet photoelectron spectroscopy). Irronneet fotoelektronit kerätään ja niiden liike-energia mitataan. Koska fotonin energia on tiedossa, voidaan jokaisen mitatun elektronin sitoutumisenergia laskea. Sitoutumisenergia kertoo, kuinka tiukasti elektroni on sidottuna alkuaineeseensa.

Eri alkuaineilla on tunnusomaiset sitoutumisenergiat, mikä mahdollistaa näytteen alkuainekoostumuksen tunnistamisen. Lisäksi sitoutumisenergian hienovaraiset muutokset (kemiallinen siirtymä) antavat tietoa alkuaineiden hapetusasteesta ja siitä, mihin kemiallisiin ryhmiin ne ovat sitoutuneet näytteessä. Fotoelektronspektroskopia on kontaktiton pintatekniikka, ja sen tutkimussyvyys on tyypillisesti vain muutamia nanometrejä, mikä tekee siitä erittäin herkän pintatiedon hankintaan. Sitä käytetään laajasti materiaalitieteessä, kemiassa, fysiikassa ja biologiassa esimerkiksi katalyyttien, puolijohteiden, polymeerien ja biomateriaalien tutkimuksessa.