Kristallanalyse

Kristallanalyse bezeichnet die systematische Untersuchung von Kristallen zur Bestimmung ihrer Struktur, Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften. Sie ist ein zentraler Bestandteil der Kristallographie, Mineralogie, Materialwissenschaften und Pharmazeutik. Typische Ziele sind die Bestimmung der atomaren Anordnung im Kristallgitter, die Identifizierung von Phasen, die Ableitung von Gitterparametern und Raumgruppen sowie das Verständnis von Optik, Festkörpereigenschaften und Stabilität.

Zu den wichtigsten Methoden gehören die Röntgenkristallographie, insbesondere die Röntgendiffraktometrie (XRD) und die Einzelkristallkristallographie, mit der Gitterparameter, Raumgruppe und die vollständige Struktur bestimmt werden. Die Pulver- und Mikrostrukturanalyse nutzt XRD zur Phasenidentifikation und Qualitätskontrolle. Elektronenbeugung in Transmissionselektronenmikroskopen (SAED) liefert Informationen über lokale Strukturen in sehr kleinen Proben. EBSD (Electron Backscatter Diffraction) in Rasterelektronenmikroskopie bestimmt Kristallsorientierung und Phasenverteilung in Materialien. Neutronenbeugung dient ergänzend zu XRD, insbesondere bei Leichtatomen und bei magnetischen Strukturen. Zusätzlich werden spektrale Verfahren wie Raman- und Infrarotspektroskopie sowie Polarisiertes Licht genutzt, um Bindungen, Schwingungsmoden und optische Eigenschaften zu charakterisieren.

Anwendungsgebiete liegen in der Mineralogie, Geologie, Chemie, Materialwissenschaft und Pharmazie. Kristallanalyse ermöglicht Phasenidentifikation, Strukturaufklärung, Polymorphie- und Habitbestimmung, Messung von Gitterparametern sowie Bewertung von Materialqualität und Stabilität. Historisch markiert die Entwicklung der Röntgenkristallographie durch Laue, Bragg und Bragg einen grundlegenden Durchbruch für die Strukturaufklärung von Kristallen.