diffraktiotekniikoihin

Diffraktiotekniikat ovat analyyttisiä menetelmiä, jotka käyttävät diffraktiota rakenteen selvittämiseen. Kun säde kohtaa säännöllisen kristallirakenteen, se diffraktioituu ja muodostuu kuvioita, joiden perusteella voidaan päätellä atomien sijoittuminen, kideparametrit ja faasijakauma. Näitä tekniikoita voidaan soveltaa sekä kiteisiin että nanostruktuureihin, ja niillä voidaan tutkia kristallisuutta, epäjatkuvuuksia sekä koostumusta. Diffraktiotekniikat kattavat laajan ilmiövaraston, kuten jännityksen ja tekstuurin vaikutukset sekä nanostruktuurien karakterisoinnin.

Keskeisimmät diffraktiotekniikat ovat röntgendiffraktio (XRD), neutronidiffraktio ja elektronidiffraktio. Röntgendiffraktio on yleisin tapa määrittää kiteisen aineen rakenne ja faasijakauma; sitä käytetään sekä jauhemaisen että kiinteän näytteen diffraktiossa, mukaan lukien yksittäiskiteen (single-crystal) diffraktio. Neutronidiffraktio hyödyntää neutronien vuorovaikutusta ytimeen ja on erityisen arvokas kevyiden alkuaineiden havainnoinnissa sekä magneettisten rakenteiden tutkimuksessa. Elektronidiffraktio, jota voidaan toteuttaa TEM:n yhteydessä ja EBSD:n avulla, tarjoaa tietoa rakenteesta pienissä tilavuuksissa sekä mahdollistaa kiteitä koskevien orientaatioiden kartoituksen ja mikroskooppisen tarkastelun.

Datan tulkinta perustuu diffraktio-kuvioiden analysointiin. Braggin lain avulla voidaan määrittää kideetäisyydet ja siten kideparametrit; rakenteen tekijät sekä intensiteetit paljastavat atomien sijoittumisen. Yleisiä määritysmenetelmiä ovat Rietveld-refinointi jauhe- tai kiinteän näytteen tapauksissa sekä yksittäiskiteen ratkaisu. Diffraktiokuviot voivat lisäksi paljastaa epäpuhtauksia, jännitystä sekä pinnan tai tekstuurin ominaisuuksia.

Sovellukset: diffraktiotekniikat ovat keskeisiä materiaalitieteessä, kemiassa, geologiassa ja biologiassa. Niiden avulla voidaan tunnistaa faasit, ratkaista atomien sijoittuminen, määrittää kideparametrit sekä arvioida koostumusta ja tekstuuria. Ne tukevat kristallinrakenteiden optimointia sekä uusien materiaalien ja molekyylien kehittämistä.