diffrattometria

La diffrattometria è una famiglia di tecniche analitiche che studiano l'interazione tra onde (radiazioni X, neutroni o elettroni) e materia per determinare la struttura e le proprietà dei materiali a livello atomico. Quando una onda attraversa un reticolo cristallino ordinato, può diffrarsi secondo la legge di Bragg, generando picchi di intensità a specifici angoli. Nella diffrattometria a raggi X su polveri si registrano intensità in funzione di 2θ, e da queste traiettorie si ricavano parametri di reticolo, fasi presenti e informazioni sulle dimensioni cristalline e sulle deformazioni.

Le principali modalità sono XRPD (diffrattometria a raggi X su polveri), la diffrazione neutronica e, in microscopia elettronica, la diffrazione agli elettroni. XRPD è ampiamente impiegata per identificare fasi, misurare parametri di reticolo e stimare la dimensione dei cristalli o la microdeformazione (microstrain). La diffrazione neutronica è particolarmente sensibile agli elementi leggeri e alle strutture magnetiche. La diffrazione agli elettroni consente di esaminare orientazioni cristalline locali e strutture a scale nanometriche.

L'interpretazione dei dati può includere tecniche quantitative come la raffinazione di Rietveld, che confronta l'intero profilo di diffrazione con modelli strutturali, fornendo parametri di reticolo, occupazione dei siti atomici, temperatura di vibrazione e altre caratteristiche strutturali. Le applicazioni spaziano dalle scienze dei materiali e mineralogia, alla metallurgia, alla farmacologia e alla chimica dei polimeri, anche per lo studio di film sottili e di superfici.

Vantaggi principali includono l'essere non distruttiva, rapida e utile per campioni complessi; tra i limiti vi sono la dipendenza dalla cristallinità e dall'orientazione, l'allargamento dei picchi dovuto a dimensioni cristalline ridotte o microstrains, e la necessità di modelli strutturali affidabili. La tecnica affonda le proprie radici nelle scoperte di Bragg nel 1913, che hanno introdotto la legge di Bragg e la diffusione a raggi X come strumento di indagine strutturale.