Diffraksjonsteknikker

Diffraksjonsteknikker er en gruppe metoder som bruker diffraksjon av bølger for å undersøke strukturen og egenskaper hos materialer. Når en bølge treffer et regelmessig atomært gitter, blir den sprett og interfererer med andre bølger, og diffraksjonspatternet inneholder informasjon om avstanden mellom gitterplan og orienteringen til prøven. Bragg-loven, nλ = 2d sin θ, oppsummerer forholdet mellom bølgelengden λ, planavstanden d og diffraksjonvinkelen θ og ligger til grunn for tolkning av data.

Røntgendiffraksjon (XRD) er den mest brukte teknikken. Den kan gjennomføres på prøver i pulverform eller som enkeltkrystaller. Pulver-XRD identifiserer faser og gir latticeparametere, mens enkeltkrystal XRD gir detaljer om hele molekylstrukturen. Elektronisk diffraksjon, ofte i transmisjonselektronmikroskop (TEM), gir lokal krystallitet og informasjon om nanostrukturer. SAED (selected-area electron diffraction) brukes til å undersøke små områder i prøven.

Nøytrondiffraksjon benytter nøytroner og er spesielt nyttig når lette elementer som hydrogen er relevante, og for å undersøke magnetiske strukturer. Small-angle diffraksjon (SAXS/SANS) brukes for å studere nanostrukturer og partikkelstørrelser ved små vinkelinterferenser.

Analytiske metoder som Rietveld-refinement og strukturmodeller tillater utledning av latticeparametere, fasefraksjoner, crystallite-størrelser og mikrostrukturelle egenskaper fra diffraksjonspatternene. Diffraksjonsteknikker brukes bredt i materialvitenskap, mineralogi, kjemi, biologi og farmasi for å kartlegge strukturelle forhold og deres konsekvenser for egenskaper og funksjon.