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数据分析_小角散射SAXS/GISAXS
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项目简介
SAXS/GISAXS数据分析是研究材料微观结构的主要手段。SAXS主要关注于尺寸分布在R空间的分析，包括粒径分布、分形维数等；而GISAXS则侧重于表面和界面的研究，如粗糙度和多层膜的表征。此外，这两种技术还能提取电子密度相关函数、回转半径等信息，进而揭示材料的内部结构和性能之间的关系。因为该技术源于被辐照样品内部的电子密度涨落，所以可以分析散射中包含的与散射体形状、尺寸有关的几何结构信息；也能分析散射体的含量信息，即不同尺度的散射体的体积分数。
样品要求
样品要求
1. 请明确需要计算和分析的图像和指标，以及详细样品信息（例如成分、含量、形貌、密度等），可提前沟通，若不能详细提供，不能保证计算出所需指标及其合理性，请接受风险后再进行分析，确认后结果不符合预期恕不能退单，谢谢！
2. 对于数据结果提供简单说明，也接受反馈答疑和参考文献推荐，不提供插入文献的解释说明，不对数据和样品进行过度解释，请了解！
结果展示
1. SAXS/GISAXS的数据分析类型简介
说明：可提供回转半径、积分不变量、取向度、尺寸分布、对分布函数、分形分析、闭孔结构信息表征、电子密度相关函数等八大类数据分析服务。下面举例展示其部分分析结果和应用，其他案例可参考下栏的“常见问题”或与我们咨询联系。
（1）图a通过计算积分不变量Q来原位研究DNA硅化过程中的凝结现象。( Nat Commun 2022, 13, 5668.）
（2）图b过计算尺寸分布来研究碳负载铂纳米粒子燃料电池催化剂的降解。(ACS Catal. 2018, 8, 7000-7015.)
（3）图c通过取向分析来研究嵌段共聚物中密堆积球体的剪切机理。(Macromolecules 2022, 55, 9465-9477. )
（4）图d通过计算相关函数（IDF）来解析Poly(1-butene) 材料的微结构原位演化过程。( Macromolecules 2021, 54, 8751-8769. )
2. 以电池储能为例，精要解析SAXS的应用
这是一篇2024年发表在Adv Energy Mater的文章，SAXS表征手段定量分析了材料中的闭合微孔是整篇文章所有论点的基石！该文主要阐释通过CO2刻蚀HCMP，使其在碳化过程中形成更多的闭合微孔以此来提高电池的储能效果。首先SAXS给出了闭合微孔的平均直径（fig.a-c），这是BET方法无法给出的；其次SAXS结合真密度测试结果给出了闭合微孔的个数，体积，比表面积等参数。最后通过表征电池性能的GITT和 EIS分析，得出了含有大量闭合微孔的Na+储存机理 ：Na+首先吸附在HCMP-CO2 表面，然后与石墨片层相互作用实现嵌入，最后以Na+团簇形式填入HCMP-CO2的闭合微孔中。（Adv Energy Mater 2024,14,2303064)
常见问题
提问
0. 说明下闭孔结构信息表征的应用
回答
多孔材料在催化与合成研究领域有广泛的应用。多孔材料内部的微孔可以分为开放孔和闭合孔，气体吸附方法只能表征开放孔的结构信息，而 SAXS 方法则可以同时分析开放孔和闭合孔；两种表征方法相结合就可以分离出两种不同形态的微孔各自的结构信息。（通过SAXS 表征技术解析了 hard carbon 中闭合孔的结构信息，揭示了闭合微孔的孔隙填充机制对Na+储存性能的改善效应，Adv. Energy Mater. 2024, 14, 2303064 DOI: 10.1002/aenm.202303064）
提问
1. 说明下尺寸分析的含义和应用
回答
尺寸分布V(R)：可以给出体系中各尺寸散射体的体积分数。多用在原位研究中观察某一化学过程中，监测体系中散射体尺寸的实时变化过程。目前主要研究球形散射体，主要用在稀疏体系。
提问
2. 说一下分形分析的含义和应用
回答
分形分析：主要用在纳米粒子，自组装体系等研究中，这类体系往往存在多种不同尺度的特性散射，且大尺度结构由小尺度结构堆积而成。（通过分形分析研究火焰中的粒子的皮芯与分形结构，Carbon 196 (2022) 440-456. DOI：10.1016/j.carbon.2022.05.009）
提问
3. 说明下积分不变量的含义和应用
回答
积分不变量Q：基于两相体系假设，可计算出散射体系的组分构成（fA，fB）。利用积分不变量还可以进一步计算散射体的比表面积Sv，散射体含量j（或者孔隙率），真密度等等。
提问
4. 说明下对分布函数的含义和应用
回答
对分布函数（PDDF，pair distance distribution function），主要用在稀疏单分散体系，如生物大分子、蛋白质等体系，用于分析散射体的形状，domain区的判别等。（通过计算PDDF 来分析纤维二糖脱氢酶的 domain 位置， The FEBS Journal 290 (2023) 4726-4743. DOI：10.1111/febs.16885）
提问
5. 说明下取向度的含义和应用
回答
取向度，多用于高分子材料研究领域，分析材料在形变过程中的取向变化，如聚丙烯的拉伸、碳纤维碳化过程等。
提问
6. 说明下电子密度相关函数的含义和应用
回答
电子密度相关函数：常用于高分子材料研究领域，分析部分结晶高分子样品中有序微晶区和无序区在纳米尺度上的堆积排列信息。
提问
7. 说明下原位SAXS的主要应用
回答
原位 SAXS 表征是一种非常适合在同步辐射 SAXS 实验站上开展的纳米材料机理研究方法。广泛用于研究溶液中纳米粒子的生成、聚集、团簇等一系列物理过程。（通过收集原位 SAXS 数据和基本结构参数的追踪来研究SnO2 纳米粒子在酸性乙醇溶液中的生成和长大机理，Chem. Mater. 2014, 26, 6777-6785. DOI：10.1021/cm5032688）
提问
8. 说明下回转半径的含义和应用
回答
回转半径 Rg：散射体最重要的形状参数，可以根据 Guinier 近似计算，主要用在稀疏体系中。（通过计算回转半径来分析蛋白质的折叠结构信息，Journal of Colloid And Interface Science 655 (2024) 133-144 DOI：10.1016/j.jcis.2023.10.139）
