934 resultados para X ray absorption fine structures
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The luminescence spectra and extended x-ray-absorption fine-structure (EXAFS) measurements of a series of Eu3+-based organic/inorganic xerogels were reported and related to the local coordination of the lanthanide cations. The hybrid matrix of these organically modified silicates, classed as U(2000) ureasils, is a siliceous network to which short organic chains containing oxyethylene units are covalently grafted by means of urea bridges. The luminescent centers were incorporated as europium triflate, Eu(CF3SO3)3, and europium bromide, EuBr3, with concentrations 200≥n≥20 and n=80, 40, and 30, respectively - where n is the number of ether oxygens in the polymer chains per Eu3+ cation. EXAFS measurements were carried out in some of the U(2000)nEu(CF3SO3)3 xerogels (n=200, 80, 60, and 40). The obtained coordination numbers N ranging from 12.8, n=200, to 9.7, n=40, whereas the average Eu3+ first neighbors distance R is 2.48-2.49 Å. The emission spectra of these multiwavelength phosphors superpose a broad green-blue band to a series of yellow-red narrow 5D0→7F0-4 Eu3+ lines and to the eye the hybrids appeared to be white, even at room temperature. The ability to tune the emission of the xerogels to colors across the chromaticity diagram is achieved by changing the excitation wavelength and the amount of salt incorporated in the hybrid host. The local environment of Eu3+ is described as a continuous distribution of closely similar low-symmetry network sites. The cations are coordinated by the carbonyl groups of the urea moieties, water molecules, and, for U(2000)nEu(CF3SO3)3, by the SO3 end groups of the triflate anions. No spectral evidences have been found for the coordination by the ether oxygens of the polyether chains. A mean radius for the first coordination shell of Eu3+ is calculated on the basis of the emission energy assignments. The results obtained for U(2000)nEu(CF3SO3)3, 2.4 Å for 90 ≥n≥40 and 2.6 and 2.5 Å for n=30 and 20, respectively, are in good agreement with the values calculated from EXAFS measurements. The energy of the intraconfigurational charge-transfer transitions, the redshift of the 5D0→7F0 line, with respect to the value calculated for gaseous Eu3+, and the hypersensitive ratio between the 5D0→7F2 and 5D0→7F1 transitions, point out a rather low covalency nature of the Eu3+ first coordination shell in these xerogels, comparing to the case of analogous polymer electrolytes modified by europium bromide. ©1999 The American Physical Society.
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Mn(II) doped SnO2 thin films used for shielding fluoride glasses against corrosion were investigated by x-ray absorption spectroscopy (EXAFS and XANE)S at the Sn and Mn K-edges. The effect of firing treatment on the densification of the films was studied. It has been evidenced a partial change of Mn valence from 2.3 to 2.6 upon heating which is attributed to a change of ratios of two Mn sites: grafted divalent Mn ions at the surface of SnO 2 nanocrystallites and trivalent Mn ions embedded into a substitutional solid solution with Sn. © Physica Scripta 2005.
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The local order around K for K(CF3SO3) doped Siloxane-Poly(propyleneoxide) hybrids at different doping concentration was investigated by x-ray absorption spectroscopy (EXAFS and XANES) at the potassium K-edge. The results indicate that the use of HCl as hydrolytic catalyst for gelation induces the precipitation of KCl. The ionic conductivity is strongly related to the presence of oxygen atoms as first neighbours around potassium and to the amount of KCl precipitate. © Physica Scripta 2005.
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Tungsten oxide/titania (WO3/TiO2) nanopowders were synthesized by the polymeric precursor method which varied the WO3 content between 0 and 10 mol%. The powders were thermally treated in a conventional furnace and their structural, microstructural and electric properties were evaluated by X-ray diffraction (XRD), Raman spectrometry, N 2 physisorption, NH3 chemisorption, temperature-programmed reduction (TPR), X-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES) in situ XANES and extended X-ray absorption fine structure spectroscopy (EXAFS) and transmission electron microscopy (TEM). XRD and Raman spectrometry confirmed the homogeneous distribution of an amorphous WO3 phase in the TiO 2 matrix which stabilized the anatase phase through the generation of [TiO5·V0] or [TiO5·V 0] complex sites. Conventional TPR-H2 (temperature programmed reduction) along with XANES TPR-H2 and XANES TPR-EtOH showed that WO3/TiO2 sample reduction occurs through the formation of these complex clusters. Moreover, the addition of WO3 promoted an increase in the surface acidity of doped samples as revealed by NH3 chemisorption. The WO3/TiO2 bulk-ceramic samples were further used to estimate their potential application in a humidity sensor in the range of 15-85% relative humidity. Probable reasons that lead to the different humidity sensor responses of samples were given based on the structural and surface characterizations. Correlation between the sensing performance of the sensor and its structural features are also discussed. Although all samples responded as a humidity sensor, the W2T sample (2 mol% added WO3) excelled for sensitivity due to the increase in acid sites, optimum mean pore size and pore size distribution. © 2013 Elsevier B.V.
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Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
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Polyvinylpyrollidone (PVP)-capped platinum nanoparticles (NPs) are found to change shape from spherical to flat when deposited on mesoporous silica substrates (SBA-15). Transmission electron microscopy (TEM), small-angle X-ray scattering (SAXS), and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) analyses are used in these studies. The SAXS results indicate that, after deposition, the 2 nm NPs have an average gyration radius 22% larger than in solution, while the EXAFS measurements indicate a decrease in first neighbor co-ordination number from 9.3 to 7.4. The deformation of these small capped NPs is attributed to interactions with the surface of the SBA-15 support, as evidenced by X-ray absorption near-edge structure (XANES).
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EFFECTS OF ADDING LANTHANUM TO Ni/ZrO2 CATALYSTS ON ETHANOL STEAM REFORMING. The catalytic performance of Ni/ZrO2 catalysts loaded with different lanthanum content for steam reforming of ethanol was investigated. Catalysts were characterized by BET surface area, X-ray diffraction, UV-vis spectroscopy, temperature programmed reduction, and X-ray absorption fine structure techniques. Results showed that lanthanum addition led to an increase in the degree of reduction of both NiO and nickel surface species interacting; with the support, due to the higher dispersion effect. The best catalytic performance at 450 degrees C was found for the Ni/2LZ catalyst, which exhibited an effluent gaseous mixture with the highest H-2 yield.
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Vanadium oxide nanotubes constitute promising materials for applications in nanoelectronics as cathode materials, in sensor technology and in catalysis. In this work we present a study on hybrid vanadium oxide/hexadecylamine multiwall nanotubes doped with Co ions using state of the art x-ray diffraction and absorption techniques, to address the issue of the dopant location within the nanotubes' structure. The x-ray absorption near-edge structure analysis shows that the Co ions in the nanotubes are in the 2+ oxidation state, while extended x-ray absorption fine structure spectroscopy reveals the local environment of the Co2+ ions. Results indicate that Co atoms are exchanged at the interface between the vanadium oxide's layers and the hexadecylamines, reducing the amount of amine chains and therefore the interlayer distance, but preserving the tubular shape. The findings in this work are important for describing Co2+ interaction with vanadium oxide nanotubes at the molecular level and will help to improve the understanding of their physicochemical behavior, which is desired in view of their promising applications.
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In this paper, we report our initial research to obtain hexagonal rod-like elongated silver tungstate (alpha-Ag2WO4) microcrystals by different methods [sonochemistry (SC), coprecipitation (CP), and conventional hydrothermal (CH)] and to study their cluster coordination and optical properties. These microcrystals were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD), Rietveld refinements, Fourier transform infrared (FT-IR), X-ray absorption near-edge structure (XANES), and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopies. The shape and average size of these alpha-Ag2WO4 microcrystals were observed by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The optical properties of these microcrystals were investigated by ultraviolet-visible (UV-vis) spectroscopy and photoluminescence (PL) measurements. XRD patterns and Rietveld refinement data confirmed that alpha-Ag2WO4 microcrystals have an orthorhombic structure. FT-IR spectra exhibited four IR-active modes in a range from 250 to 1000 cm(-1). XANES spectra at the W L-3-edge showed distorted octahedral [WO6] clusters in the lattice, while EXAFS analyses confirmed that W atoms are coordinated by six O atoms. FE-SEM images suggest that the alpha-Ag2WO4 microcrystals grow by aggregation and the Ostwald ripening process. PL properties of alpha-Ag2WO4 microcrystals decrease with an increase in the optical band-gap values (3.19-3.23 eV). Finally, we observed that large hexagonal rod-like alpha-Ag2WO4 microcrystals prepared by the SC method exhibited a major PL emission intensity relative to alpha-Ag2WO4 microcrystals prepared by the CP and CH methods.
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The catalytic performance of Ni/ZrO2 catalysts loaded with different lanthanum content for steam reforming of ethanol was investigated. Catalysts were characterized by BET surface area, X-ray diffraction, UV-vis spectroscopy, temperature programmed reduction, and X-ray absorption fine structure techniques. Results showed that lanthanum addition led to an increase in the degree of reduction of both NiO and nickel surface species interacting with the support, due to the higher dispersion effect. The best catalytic performance at 450 ºC was found for the Ni/12LZ catalyst, which exhibited an effluent gaseous mixture with the highest H2 yield.
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A low-energy new method based in a one-step synthesis at room temperature produces very small maghemite nanopar ticles. The fast neutralization reaction (co-precipitation) of a ferric solution (FeCl3 aqueous) in a basic medium (NH4OH concentrated) produces an intermediate phase, presumably two-line ferrihydrite, that in oxidizing conditions is transformed to maghemite nanopar ticles. That “primordial soup” is characterized by small atom arrangements that are the base for maghemite tiny crystals. The final product of the reaction was characterized by X-ray diffraction, high-resolution transmission electron microscopy, X-ray absorption fine structure, Mössbauer spectroscopy, and magnetometry.
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In der vorliegenden Dissertation dient ein einfaches Konzept zur Systematisierung der Suche nach neuen Materialien mit hoher Spinpolarisation. Dieses Konzept basiert auf zwei semi-empirischen Modellen. Zum einen kann die Slater-Pauling Regel zur Abschätzung magnetischer Momente verwendet werden. Dieses Modell wird dabei durch Rechnungen zur elektronischen Struktur unterstützt. Das zweites Modell kann insbesondere für die Co2YZ Heusler Verbindungen beim Vergleich ihrer magnetischen Eigenschaften gefunden werden. Für diese Verbindungen ergibt sich eine scheinbare lineare Abhängigkeit der Curie-Temperatur beim Auftragen als Funktion des magnetischen Momentes. Angeregt durch diese Modelle wurde die Heusler Verbindung Co2FeSi nochmals detailliert im Hinblick auf ihre geometrische und magnetische Struktur hin untersucht. Als Methoden dienten dabei die Pulver-Röntgenbeugung, die EXAFS Spektroskopie, Röntgen Absorptions- and Mößbauer Spektroskopie sowie Hoch- und Tieftemperatur Magnetometrie, XMCD and DSC. Die Messungen zeigten, dass es sich bei Co2FeSi um das Material mit dem höchsten magnetischen Moment (6 B) und der höchsten Curie Temperatur (1100 K) sowohl in der Klasse der Heusler Verbindungen als auch in der Klasse der halbmetallischen Ferromagnete handelt. Zusätzlich werden alle experimentellen Ergebnisse durch detaillierte Rechnungen zur elektronischen Struktur unterstützt. Die gleichen Konzepte wurden verwendet, um die Eigenschaften der Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl vorherzusagen. Die elektronische Struktur und die spektroskopischen Eigenschaften wurden mit der voll-relativistischen Korringa-Kohn-Rostocker Methode berechnet, unter Verwendung kohärenter Potentialnäherungen um der zufälligen Verteilung von Cr und Fe Atomen sowie zufälliger Unordnung Rechnung zu tragen. Magnetische Effekte wurden durch die Verwendung Spin-abhängiger Potentiale im Rahmen der lokalen Spin-Dichte-Näherung mit eingeschlossen. Die strukturellen und chemischen Eigenschaften der quaternären Heusler Verbindung Co2Cr1-xFexAl wurden an Pulver und Bulkproben gemessen. Die Fernordnung wurde mit der Pulver Röntgenbeugung und Neutronenbeugung untersucht, während die Nahordnung mit der EXAFS Spektroskopie aufgeklärt wurde. Die magnetische Struktur von Pulver und Bulkproben wurde mitttels 57Fe-Mößbauer Spektroskopie gemessen. Die chemische Zusammensetzung wurde durch XPS analysiert. Die Ergebnisse dieser Methoden wurden verglichen, um eine Einsicht in die Unterschiede zwischen Oberflächen und Volumeneigenschaften zu erlangen sowie in das Auftreten von Fehlordnung in solchen Verbindungen. Zusätzlich wurde XMCD an den L3,2 Kanten von Co, Fe, and Cr gemessen, um die elementspezifischen magnetischen Momente zu bestimmen. Rechnungen und Messungen zeigen dabei eine Zunahme des magnetischen Momentes bei steigendem Fe-Anteil. Resonante Photoemission mit weicher Röntgenstrahlung sowie Hochenergie Photoemission mit harter Röntgenstrahlung wurden verwendet, um die Zustandsdichte der besetzten Zustände in Co2Cr0.6Fe0.4Al zu untersuchen. Diese Arbeit stellt außerdem eine weitere, neue Verbindung aus der Klasse der Heusler Verbindungen vor. Co2CrIn ist L21 geordnet, wie Messungen mittels Pulver Röntgenbeugung zeigen. Die magnetischen Eigenschaften wurden mit magnetometrisch bestimmt. Co2CrIn ist weichmagnetisch mit einer Sättigungsmagnetisierung von 1.2B bei 5 K. Im Gegensatz zu den bereits oben erwähnten Co2YZ Heusler Verbindungen ist Co2CrIn kein halbmetallischer Ferromagnet. Im Rahmen dieser Arbeit wird weiterhin eine Regel zur Vorhersage von halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagneten in der Klasse der Heusler Verbindungen vorgestellt. Dieses Konzept resultiert aus der Kombination der Slater-Pauling Regel mit der Kübler-Regel. Die Kübler Regel besagt, dass Mn auf der Y Position zu einem hoch lokalisierten magnetischen Moment tendiert. Unter Verwendung dieses neuen Konzeptes werden für einige Kandidaten in der Klasse der Heusler Verbindungen die Eigenschaft des halbmetallischen komplett kompensierten Ferrimagnetismus vorhergesagt. Die Anwendung dieses Konzeptes wird anhand von Rechnungen zur elektronischen Struktur bestätigt.
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Mining and processing of metal ores are important causes of soil and groundwater contamination in many regions worldwide. Metal contaminations are a serious risk for the environment and human health. The assessment of metal contaminations in the soil is therefore an important task. A common approach to assess the environmental risk emanating from inorganic contaminations to soil and groundwater is the use of batch or column leaching tests. In this regard, the suitability of leaching tests is a controversial issue. In the first part of this work the applicability and comparability of common leaching tests in the scope of groundwater risk assessment of inorganic contamination is reviewed and critically discussed. Soil water sampling methods (the suction cup method and centrifugation) are addressed as an alternative to leaching tests. Reasons for limitations of the comparability of leaching test results are exposed and recommendations are given for the expedient application of leaching tests for groundwater risk assessment. Leaching tests are usually carried out in open contact with the atmosphere disregarding possible changes of redox conditions. This can affect the original metal speciation and distribution, particularly when anoxic samples are investigated. The influence of sample storage on leaching test results of sulfide bearing anoxic material from a former flotation dump is investigated in a long-term study. Since the oxidation of the sulfide-bearing samples leads to a significant overestimation of metal release, a feasible modification for the conduction of common leaching tests for anoxic material is proposed, where oxidation is prevented efficiently. A comparison of leaching test results to soil water analyzes have shown that the modified saturation soil extraction (SSE) is found to be the only of the tested leaching procedures, which can be recommended for the assessment of current soil water concentrations at anoxic sites if direct investigation of the soil water is impossible due to technical reasons. The vertical distribution and speciation of Zn and Pb in the flotation residues as well as metal concentrations in soil water and plants were investigated to evaluate the environmental risk arising from this site due to the release of metals. The variations in pH and inorganic C content show an acidification of the topsoil with pH values down to 5.5 in the soil and a soil water pH of 6 in 1 m depth. This is due to the oxidation of sulfides and depletion in carbonates. In the anoxic subsoil pH conditions are still neutral and soil water collected with suction cups is in equilibrium with carbonate minerals. Results from extended x-ray absorption fine-structure (EXAFS) spectroscopy confirm that Zn is mainly bound in sphalerite in the subsoil and weathering reactions lead to a redistribution of Zn in the topsoil. A loss of 35% Zn and S from the topsoil compared to the parent material with 10 g/kg Zn has been observed. 13% of total Zn in the topsoil can be regarded as mobile or easily mobilizable according to sequential chemical extractions (SCE). Zn concentrations of 10 mg/L were found in the soil water, where pH is acidic. Electron supply and the buffer capacity of the soil were identified as main factors controlling Zn mobility and release to the groundwater. Variable Pb concentrations up to 30 µg/L were observed in the soil water. In contrast to Zn, Pb is enriched in the mobile fraction of the oxidized topsoil by a factor of 2 compared to the subsoil with 2 g/kg Pb. 80% of the cation exchange capacity in the topsoil is occupied by Pb. Therefore, plant uptake and bioavailability are of major concern. If the site is not prevented from proceeding acidification in the future, a significant release of Zn, S, and Pb to the groundwater has to be expected. Results from this study show that the assessment of metal release especially from sulfide bearing anoxic material requires an extensive comprehension of leaching mechanisms on the one hand and on weathering processes, which influence the speciation and the mobility of metals, on the other hand. Processes, which may change redox and pH conditions in the future, have to be addressed to enable sound decisions for soil and groundwater protection and remediation.
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Heusler Materialien wurden bisher vor allem in Volumen- und Dünnfilmproben aufgrund ihrer technischen Bedeutung untersucht. In dieser Arbeit berichtet über die experimentellen Untersuchungen der chemischen Synthese, Struktur, und der magnetischen Eigenschaften von ternären Heusler-Nanopartikeln. Die grundlegenden Aspekte der Physik, Chemie und Materialwissenschaft bezüglich der Heusler Nanopartiikel wurden untersucht. Außerdem wurde eine silicatgestützte Herstellungsmethode für Karbon-ummantelte, ternäre intermetallische Co2FeGa Nanopartikel entwickelt. Die Bildung der L21 Co2FeGa Phase wurde mit Röntgenbeugung (XRD), Extended X-ray Absorption Fine Structure Spektroskopie (EXAFS), und 57Fe Mössbauer Spektroskopie bestätigt. Die Abhängigkeit der Phase und der der Größe der Co2FeGa Nanopartikel vom der Zusammensetzung der Precursor und des Silicats wurden untersucht. Durch das Koppeln der aus Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) gewonnen Teilchengröße und der Mössbauerspektroskopie konnte die kritische Größe für den Übergang von superparamgnetischem zu ferromagnetischem Verhalten von Co2FeGa Nanopartikel ermittelt werden. Die silicatgestützte chemische Synthese von Co2FeGa Nanopartikeln besitzt großes Potential für eine generelle Herstellungsmethode für Co-basierte Heuser Nanopartikel. Des weiteren wurde auch eine chemische Herstellungsmethode von metallischen Nanopartikeln mit Synchrotronstrahlung untersucht, die so gewonnen Nanopartikel sind vielversprechende Materialien für die Nanobiotechnologie und die Nanomedizin.
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Organische Ladungstransfersysteme weisen eine Vielfalt von konkurrierenden Wechselwirkungen zwischen Ladungs-, Spin- und Gitterfreiheitsgraden auf. Dies führt zu interessanten physikalischen Eigenschaften, wie metallische Leitfähigkeit, Supraleitung und Magnetismus. Diese Dissertation beschäftigt sich mit der elektronischen Struktur von organischen Ladungstransfersalzen aus drei Material-Familien. Dabei kamen unterschiedliche Photoemissions- und Röntgenspektroskopietechniken zum Einsatz. Die untersuchten Moleküle wurden z.T. im MPI für Polymerforschung synthetisiert. Sie stammen aus der Familie der Coronene (Donor Hexamethoxycoronen HMC und Akzeptor Coronen-hexaon COHON) und Pyrene (Donor Tetra- und Hexamethoxypyren TMP und HMP) im Komplex mit dem klassischen starken Akzeptor Tetracyanoquinodimethan (TCNQ). Als dritte Familie wurden Ladungstransfersalze der k-(BEDT-TTF)2X Familie (X ist ein monovalentes Anion) untersucht. Diese Materialien liegen nahe bei einem Bandbreite-kontrollierten Mottübergang im Phasendiagramm.rnFür Untersuchungen mittels Ultraviolett-Photoelektronenspektroskopie (UPS) wurden UHV-deponierte dünne Filme erzeugt. Dabei kam ein neuer Doppelverdampfer zum Einsatz, welcher speziell für Milligramm-Materialmengen entwickelt wurde. Diese Methode wies im Ladungstransferkomplex im Vergleich mit der reinen Donor- und Akzeptorspezies energetische Verschiebungen von Valenzzuständen im Bereich weniger 100meV nach. Ein wichtiger Aspekt der UPS-Messungen lag im direkten Vergleich mit ab-initio Rechnungen.rnDas Problem der unvermeidbaren Oberflächenverunreinigungen von lösungsgezüchteten 3D-Kristallen wurde durch die Methode Hard-X-ray Photoelectron Spectroscopy (HAXPES) bei Photonenenergien um 6 keV (am Elektronenspeicherring PETRA III in Hamburg) überwunden. Die große mittlere freie Weglänge der Photoelektronen im Bereich von 15 nm resultiert in echter Volumensensitivität. Die ersten HAXPES Experimente an Ladungstransferkomplexen weltweit zeigten große chemische Verschiebungen (mehrere eV). In der Verbindung HMPx-TCNQy ist die N1s-Linie ein Fingerabdruck der Cyanogruppe im TCNQ und zeigt eine Aufspaltung und einen Shift zu höheren Bindungsenergien von bis zu 6 eV mit zunehmendem HMP-Gehalt. Umgekehrt ist die O1s-Linie ein Fingerabdruck der Methoxygruppe in HMP und zeigt eine markante Aufspaltung und eine Verschiebung zu geringeren Bindungsenergien (bis zu etwa 2,5eV chemischer Verschiebung), d.h. eine Größenordnung größer als die im Valenzbereich.rnAls weitere synchrotronstrahlungsbasierte Technik wurde Near-Edge-X-ray-Absorption Fine Structure (NEXAFS) Spektroskopie am Speicherring ANKA Karlsruhe intensiv genutzt. Die mittlere freie Weglänge der niederenergetischen Sekundärelektronen (um 5 nm). Starke Intensitätsvariationen von bestimmten Vorkanten-Resonanzen (als Signatur der unbesetzte Zustandsdichte) zeigen unmittelbar die Änderung der Besetzungszahlen der beteiligten Orbitale in der unmittelbaren Umgebung des angeregten Atoms. Damit war es möglich, präzise die Beteiligung spezifischer Orbitale im Ladungstransfermechanismus nachzuweisen. Im genannten Komplex wird Ladung von den Methoxy-Orbitalen 2e(Pi*) und 6a1(σ*) zu den Cyano-Orbitalen b3g und au(Pi*) und – in geringerem Maße – zum b1g und b2u(σ*) der Cyanogruppe transferiert. Zusätzlich treten kleine energetische Shifts mit unterschiedlichem Vorzeichen für die Donor- und Akzeptor-Resonanzen auf, vergleichbar mit den in UPS beobachteten Shifts.rn