Neutronspredning

Neutronspredning er en metode til at undersøge strukturer og dynamik i materialer ved at måle, hvordan neutrale neutroner spredes, når de passerer et prøvestykke. Neutroner har en neutral ladning og kan derfor trænge dybt ind i materialer samt give særlig god kontrast for lette elementer som hydrogen. Bølgelængden ligger i størrelsesordenen af interatomære afstande, hvilket gør metoden velegnet til krystalstrukturer og nanostrukturer.

Der skelnes mellem elastisk og inelastisk spredning. Elastisk neutronspredning undersøger statiske strukturer og danner grundlag for neutronkrystallografi og powder diffraktion. Inelastisk neutronspredning måler energikonverteringer ved spredning og giver information om dynamik som vibrationer og molekylære bevægelser. Small-angle neutron scattering (SANS) undersøger længere afstande og større partikelstrukturer i nanometerskala og er nyttig ved studier af porøsitet, partikelstørrelse og samlede konformationer.

Praktisk foregår neutronspredning ved store neutronkilder, såsom forskningsreaktorer og spallationsanlæg. Instrumenterne inkluderer diffraktometre, spektrometre og detektorer til registrering af spredte neutroner, og dataanalyse kræver specialiseret behandling. Sikkerheds- og radiationsmæssige forholdsregler er en nødvendig del af arbejdsgangen.

Anvendelserne spænder bredt: materialeforskning (krystalstrukturer, legeringer, polymerer), kemi og biologi (hydrogenkoncentration, vandbindingsmiljøer og proteinstrukturer) samt grundforskning i magnetiske og dynamiske egenskaber. Fordelene inkluderer høj følsomhed over for lette atomer og mulighed for at studere prøver under realistiske betingelser, mens begrænsningerne omfatter tilgængelighed af faciliteter og behov for store, specialiserede anlæg.