Kontakt

Porträt Prof. Dr. Kvashnina, Kristina; FWOS

Prof. Dr. Kristina Kvashnina

Head of the Synchrotron Science Department
Responsible for the BM20 (ROBL) beamline at ESRF
k.kvashnina@hzdr.de
Tel.: +33 476 88 2367

Abteilung für Synchrotronstrahlungsbasierte Forschung

Methoden und Forschungsgebiete

Molecular Structures Uranyl ©Copyright: Dr. habil. Scheinost, Andreas

Synchrotron-Methoden zu Erforschung der Nahordnung, Oxidationstufe und dem Bindungsverhalten von Actiniden, unter Verwendung dieser Methoden: 

  • EXAFS: Röntgenabsorptionsspektroskopie zur Aufklärung der Nahordnung eines spezifischen Elements, d.h. der Anzahl, des radialen Abstandes und der Elementart der Atome in der Koordinationsschale und den folgenden Schalen bis ca. 5 Å Abstand.

  • HERFD-XANES: Hoch-aufgelöste zur Aufklärung von Oxidationsstufen

  • XES and RIXS: Röntgenemissionsspektroskopie und sogenannte "resonant inelastic X-ray spectroscopy" zur Aufklärung des Bindungscharakters (kovalent <-> ionisch)

  • P-XRD: Pulver-Diffraktometrie mit wesentlich höherer Auflösung oder höherer Geschwindigkeit (in-situ und in-operando Studien) im Vergleich zu Laborquellen.

  • SX-XRD: Einkristall-Diffraktion

  • Oberflächen-sensitive Techniken wie CTR (crystal truncation rods) und RAXR (resonant anomalous X-ray reflectivity)

  • EXAFS, HERFD-XANES, XES und RIXS sind nicht beschränkt auf kristalline Festphasen, sondern können auf einen weiten Bereich von Proben angewendet werden, um z. B. die wässrige Speziierung, die Komplexierung mit anorganischen (Chlorid, Sulfat, Nitrat,...) wie organischen Liganden (Acetat, Huminsaeuren,..), die Interaktion mit Bakterien und Pflanzen, oder die Sorption an Mineral- und Gesteinsoberflaechen zu untersuchen.

  • Wegen der grossen Penetrationstiefe der verwendetetn harten Röntgenstrahlung können die Methoden eingesetzt werden, um chemische Reaktionen in situ/ in operando zu untersuchen, z. B. bei sehr niedrigen oder hohen Temperaturen, unter spezifischen Atmosphären oder mit elektrochemischen Potenzial.

Equipment

Die Experimente werden an der Rossendorf Beamline (BM20-ROBL), an der European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, Frankreich, durchgeführt.

Neuste Publikation

Incorporation Mechanism of Tc(IV) in Magnetite Revealed by EXAFS Measurements and Ab Initio Simulations

Katheras, A. S.; Krack, M.; Zimmermann, T.; Scheinost, A.; Churakov, S. V.

Abstract

The reductive immobilization of Tc, a long-lived fission product present in nuclear waste, is an important geochemical mechanism regarding Tc transport in the repository near-field. Based on the ionic radius and similarity in charge, Tc(IV) is expected to substitute for Fe(II,III) in octahedral positions in magnetite, a common iron oxide. Several mechanisms have been proposed in the past for how the necessary charge compensation for the aliovalent cation substitution is obtained. In this study, we developed a reliable computational approach based on density functional theory to investigate the Tc-magnetite interaction. By comparing our simulation results to spectroscopic data, we can confirm a preference for the incorporation mechanisms, including the formation of a vacancy. For both the magnetite bulk structure as well as its commonly observed (111) surface, these findings are based on structural information and thermodynamic considerations. Our results are in line with the experimentally observed topotactic transition of the magnetite crystal structure toward the more oxidized iron mineral maghemite and reflect a component in long-term geochemical mineral transformations.

Beteiligte Forschungsanlagen

Verknüpfte Publikationen

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-43061

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Jörg ExnerROBL/BM20+33 476 88 2372
Dr. Christoph HennigROBL/21.6.02a+33 476 88 2005
Dr. Eleanor Sophia Lawrence BrightROBL/14.1.03+33 476 88 2462
Dr. Damien PrieurROBL/21.6.03+33 476 88 2463
Dr. André Roßberg801/P3162758
Anne ThielenROBL/21.6.02a+33 476 88 2232
a.thielenAthzdr.de
Dr. Sami Juhani VasalaROBL/14.1.01s.vasalaAthzdr.de