Kristalografija

Kristalografija je eksperimentalna znanost, ki ugotavlja razporeditev atomov, molekul ali ionov trdnih snoveh. Beseda je nastala iz grških besed κρύσταλλος [kristallos], ki pomeni "hladna kapljica",^[1] in γράφω [grapho], ki pomeni "pisati". Beseda kristallos se je nanašala predvsem na kristale kamene strele, v širšem pomenu pa na vse trdne svovi, ki so vsaj malo prozorne.

Študij kristalov je pred odkritjem uklona rentgenskih žarkov temeljil na njihovi geometriji: merile so se dolžine stranic kristala, nakloni robov in ploskev glede na teoretične (kristalografske) osi in ugotavljala simetrija kristala. Simetričnost se je ugotavljala z goniometrom. Položaj vsake kristalografske ploskve, se pravi njenih polov, se je narisal v prostorski mreži, na primer v Wulffovi ali Lambertovi mreži. Vsaka točka se je označila z Millerjevim indeksom. Končna risba kristala je omogočala ugotavljanje simetrije kristala.

Sodobne kristalografske metode temeljijo na analizah uklonskih vzorcev, ki nastanjejo pri osvetljevanju vzorca raznimi žarki. Žarek ni vedno elektromagnetno sevanje, čeprav se najpogosteje uporabljajo rentgenski žarki. Za nekatere namene se zaradi valovnih lastnosti delcev uporabljajo žarki nevtronov ali elektronov. Kristalografi običajno navedejo, katero vrsto osvetlitve so uporabili: rentgenske žarke, nevtrone ali elektrone. Omenjena sevanja različno vzajemno delujejo z vzorcem.

Rentgenski žarki so lahko dostopni in dopuščajo izbiro valovne dolžine. Rentgenski žarki vzajemno delujejo s prostorsko porazdeljenimi valenčnimi elektroni. Intenziteta žarkov je stabilna, merjenje pa sorazmerno preprosto in zanesljivo.

Elektroni so nabiti delci, zato nanje deluje celotnen naboj atoma, se pravi naboja njegovega jedra in elektronskega oblaka. So relativno dostopni (transmisijski elektronski mikroskop). Količina vzorca v žarku je lahko zelo majhna (premer 1 µm), vendar je vzorec težko sukati. Stabilnost intenzitete je slabša kot pri rentgenskih žarkih, merjenje kotov in intenzitet uklonov pa temu primerno slabo in nenatančno.

Nevtroni se sipljejo na atomskih jedrih, poleg tega pa je njihov magnetni moment različen od nič in se zato sipljejo tudi v magnetnih poljih. Njihova prednost je zanesljiva določitev lege lahkih atomov, stabilna intenziteta in zanesljivo merjenje. Če se nevtroni sipljejo iz snovi, ki vsebujejo vodik, imajo uklonski vzorci veliko šuma, zato se vodik včasih zamenja z devterijem.

Omenjene metode se zaradi različnih vrst interakcij uporabljajo za različne kristalografske študije.

1. ↑ Crystallofraphy [1]