Praktické cvičenia z röntgenovej difraktometrie II

Riešenie kryštálových štruktúr je kráľovskou disciplínou röntgenografie. Jej primárnou úlohou je (s výnimkou defektov) popísať atómovú štruktúru motívu, ktorý svojím opakovaním vypĺňa objem celého kryštálu, resp. kryštalickej fázy. Táto úloha je dnes viac menej rutinná pre röntgenovú difrakciu z monokryštálov, ktorá dokáže lokalizovať stovky až tisíce ne-vodíkových atómov v základných bunkách s veľkými rozmermi1. V reálnej praxi však často namiesto monokryštálov máme k dispozícii materiál iba vo forme prášku. Z jeho röntgenovo difrakčných dát je riešenie atómovej štruktúry netriviálne, predovšetkým z toho dôvodu, že trojrozmerný difrakčný priestor monokryštálu sa meraním veľkého množstva náhodne orientovaných monokryštálikov (kryštalitov) redukuje na jednorozmerný. Samotné riešenie si následkom toho vyžaduje okrem správnej metodiky merania výber vhodných nástrojov, postupov a stratégií, ktoré procesom optimalizácie povedú k vyriešeniu a spresneniu danej kryštalickej fázy. Súčasný limit tejto metódy je ~ 100 nevodíkových atómov v asymetrickej časti základnej bunky, čo však pre väčšinu anorganických materiálov postačuje.

Cieľom týchto učebných textov je poskytnúť študentom druhého a tretieho stupňa vysokoškolského štúdia konkrétny návod na riešenie kryštálových štruktúr z práškových röntgenovo difrakčných dát. Tieto skriptá nadväzujú na moju prvú monografiu a vyžadujú praktickú znalosť jej obsahu. Podobne ako v predošlej mojej monografii ponúkam bez hlbokého teoretického úvodu vyriešené príklady, na ktorých v prostredí voľne dostupného programu GSAS II [3] demonštrujem postupy a stratégie vedúce k správnemu vyriešeniu kryštalických fáz. Príklady sú zoradené od jednoduchších k zložitejším, pričom veľa užitočných informácii čitateľ nájde aj v odkazoch na literatúru ako aj komentároch pod čiarou. Súčasťou týchto skrípt sú dáta určené, pre vaše individuálne precvičenie popísaných postupov.

Karel Saksl