Neutronidiffraktiomenetelmiä

Neutronidiffraktiomenetelmiä käytetään materiaalien atomirakenteen tutkimiseen hyödyntäen neutronien aalto-ominaisuuksia. Kun neutronisuihku osuu kidehilaan, neutronit siroavat eri suunnissa kidehilan atomien vuorovaikutuksesta johtuen. Tämä siroaminen ei ole satunnaista, vaan noudattaa Bragg'in lakia, joka kuvaa interferenssin maksimoitumista tietyissä siroamiskulmissa.

Diffraktiopatternin analysoimalla voidaan määrittää atomien sijainnit, hilavakiot ja hilan epätäydellisyydet. Neutronidiffraktiossa käytettävät neutronit tuotetaan yleensä ydinreaktoreissa tai hiukkaskiihdyttimissä. Eri energialuokkien neutronit tarjoavat erilaisia työkaluja materiaalitutkimukseen. Esimerkiksi termiset neutronit soveltuvat hyvin atomirakenteen selvittämiseen, kun taas kylmät neutronit ovat hyödyllisiä pehmeiden aineiden ja magneettisten rakenteiden tutkimisessa.

Neutronidiffraktiolla on etunsa verrattuna muihin diffraktiomenetelmiin, kuten röntgendiffraktioon. Neutronit ovat sähköisesti neutraaleja, mikä mahdollistaa niiden tunkeutumisen syvemmälle materiaaleihin ja helpottaa kevyiden atomien, kuten vedyn, havaitsemista. Lisäksi neutronit kantavat mukanaan magneettista momenttia, mikä tekee niistä erinomaisen työkalun magneettisten rakenteiden ja spin-järjestelyjen tutkimiseen. Menetelmää käytetään laajasti esimerkiksi materiaalitieteessä, fysiikassa, kemiassa ja biologiassa uusien materiaalien kehittämiseen ja olemassa olevien ominaisuuksien ymmärtämiseen.