Badania struktury i mikrostruktury nanokrysztaów metoda ab initio

Badania metoda ab initio

Nanokrysztay o strukturze najgestszego upakowania zawierajace bedy uozenia stanowia szczególnie trudny obiekt przy próbach charakteryzacji ich struktury atomowej i mikrostruktury metodami dyfrakcyjnymi. O ile w krysztaach mikrometrowych istnienie bedów uozenia nie jest regua (np. nie ma ich zazwyczaj w diamencie i GaN), o tyle nanokrysztay prawie zawsze zawieraja znaczna ich liczbe. Problem z bedami uozenia polega na tym, ze tworza one dodatkowe maksima natezenia poozone bardzo blisko refleksów strukturalnych materiau. Dla nanokrysztaów, których linie dyfrakcyjne sa niezwykle szerokie ze wzgledu na rozmiar ziarna, oznacza to poszerzenie i deformacje refleksów strukturalnych, co w oczywisty sposób utrudnia, a czesto wrecz uniemozliwia wyznaczenie ich szerokosci i poozen. Trudno jest bowiem rozseparowac wkady wielkosci krystalitu i bedów uozenia w szerokosc linii, nie mówiac o ilosciowej analizie jej profilu (rozkad wielkosci ziaren). Próby ``waczenia'' bedów uozenia do struktury i obliczania zbioru refleksów zawierajacych równiez te wynikajace z jednowymiarowego nieuporzadkowania byy podejmowane dla krysztaów mikrometrowych [17]. Jednak w przypadku nanokrysztaów, gdzie mamy najwyzej kilka bedów uozenia rozozonych losowo w krystalicie (ma on kilkanascie warstw atomów), trudno stworzyc jeden model struktury krysztau, skoro mamy do czynienia z mieszanina ogromnej ilosci krysztaów, z których kazdy ma inna strukture krystaliczna, dajaca (z osobna) inny obraz dyfrakcyjny.

Skoro trudno jest oddzielic w dyfraktogramie efekty pochodzace od rozmiaru i bedów uozenia, dobrym wyjsciem jest podejscie odwrotne: raczej skadanie niz rozdzielanie. Mozna bowiem obliczyc dyfraktogram ab initio tak, aby zawiera oba wspomniane komponenty i spróbowac dopasowac ich relacje tak, zeby osiagnac zgodnosc z danymi doswiadczalnymi [2].