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探索單晶世界:X射線衍射(XRD)揭秘原子排列與晶體結構
來源: 時間:2023-12-01 15:14:18 瀏覽:3752次

探索單晶世界:X射線衍射(XRD)揭秘原子排列與晶體結構

 

晶體是自然界中一種神奇的現象,它們具有有序排列的原子或分子結構,從而賦予了物質獨特的性質,從金剛石的堅硬無比,到石墨的柔軟易折,都是由晶體結構的不同所決定的,X射線衍射(X-ray Diffraction,簡稱XRD)作為一種重要的物理手段,可以揭示晶體的內部結構,讓我們深入了解這個奇妙的微觀世界。

 

 

一、原理

X射線衍射是一種基于布拉格衍射原理的分析方法。當X射線穿過一個晶體時,晶格中的原子會對其產生散射,形成一系列交叉的光束;這些光束在特定角度下相互干涉,形成明暗相間的衍射圖樣,通過分析衍射圖樣,可以揭示原子在晶體中的排列規律,進而解析出晶體的結構。

 

二、測試方法

單晶XRDSingle Crystal X-ray Diffraction,簡稱SC-XRD)是一種強大的材料分析技術,可用于測定單晶樣品的晶體結構和物理特性。

以下是單晶XRD測試的主要步驟:

1. 采集數據:將單晶樣品放置在X射線束下,收集所有衍射數據通常使用單色X射線源(如Mo K)以確保射線波長足夠短,提高分辨率和減少背景噪聲,采集的數據以強度和角度的形式記錄。

2. 數據處理:將采集的數據進行處理,得到強度與角度之間的關系圖,稱為XRD圖譜;然后,使用一系列計算方法,如繞組法或直接方法,計算出單晶樣品的晶體結構;這一過程需要專業的軟件支持,如ShelxCCP4等。

3. 晶體結構解析:通過對XRD圖譜的分析,可以確定單晶樣品的原子位置、晶胞參數和晶體對稱性等信息;這些信息有助于理解晶體結構與性質之間的關系,如化學鍵、晶體缺陷和結晶生長等。

4. 結果展示:最終的結果以一系列圖形和表格的形式展示,如原子位置圖、晶格參數表等

 

三、應用領域

單晶XRD技術在化學、材料科學和生命科學等領域具有廣泛的應用,它可以幫助研究者精確測定分子的三維空間結構,揭示原子間的相互作用,進而指導新材料的設計和開發;此外,單晶XRD還在藥物研發、礦物鑒定、生物晶體研究等領域發揮著重要作用。

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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