Materiaalidiffraktiomenetelmät

Materiaalidiffraktiomenetelmät ovat joukko analyyttisiä tekniikoita, joita käytetään materiaalien rakenteen ja kiderakenteen tutkimiseen. Nämä menetelmät perustuvat siihen ilmiöön, että aallot, kuten röntgensäteet, neutronit tai elektronit, taipuvat eli diffrahtoituvat vuorovaikuttaessaan aineen kanssa. Diffraktion tuloksena syntyvä kuvio on ainutlaatuinen materiaalin atomien tai molekyylien järjestäytymiselle.

Yleisin materiaalidiffraktiomenetelmä on röntgendiffraktio (XRD). Siinä materiaalia pommitetaan röntgensäteillä, ja diffraktion seurauksena syntyvä kuvio tallennetaan ilmaisimella. Kiderakenteisten materiaalien kohdalla diffraktio tuottaa teräviä piikkejä, joiden sijainti ja voimakkuus antavat tietoa kidehilan parametreista, atomien asemasta ja materiaalin faasikoostumuksesta. Amorfisilla materiaaleilla diffraktio on laajempaa ja antaa tietoa lyhyen kantaman järjestyksestä.

Neutronidiffraktio tarjoaa täydentävää tietoa erityisesti kevyiden alkuaineiden ja magneettisten rakenteiden tutkimiseen, koska neutronit vuorovaikuttavat atomiytimien ja magneettisten momenttien kanssa. Elektronidiffraktio puolestaan soveltuu erinomaisesti nanomateriaalien ja ohuiden kalvojen rakenteen tutkimiseen korkean resoluution vuoksi. Materiaalidiffraktiomenetelmiä käytetään laajasti materiaalitieteessä, kemiassa, fysiikassa ja geologiassa uusien materiaalien kehittämiseen, laadunvalvontaan ja vianmääritykseen.