Метод дифракции нейтронов

Применение метода дифракции нейтронов [c.56]

Для исследования молекул в парах и газах применяют электронографию. Метод дифракции нейтронов позволяет изучать не толь- [c.200]

Положения атомов водорода (см. [269]). Определение положений атомов водорода во льду — трудная проблема, поскольку атомы водорода менее эффективно рассеивают рентгеновские лучи и электроны, чем атомы кислорода. Еще до применения метода дифракции нейтронов для выяснения этой проблемы было использовано несколько ие прямых методов, которые мы сейчас рассмотрим. [c.77]

Исследование бездефектной кристаллической структуры графита методом дифракции нейтронов [1-3] показало, что разброс значений длины связей и некомпланарность между плоскостями [c.23]

Таким образом, существует непрерывный переход от разбавленного раствора электролита к кристаллогидрату, и при любой концентрации систему следует рассматривать как единое целое. С этой точки зрения особенно интересны исследования комплексов ион — растворитель в таком состоянии, в котором комплексы максимально изолированы друг от друга, т. е. в газовой фазе особенности их постепенного усложнения в процессе гидратации подчеркивают значение трактовки растворов как единых и внутренне связанных химических организаций. При исследовании концентрированных растворов солей в ВгО современными методами дифракции нейтронов удалось выяснить тонкие детали размещения молекул воды в непосредственной близости к иону. В растворах, содержащих соли никеля (И) и кальция, диполи воды расположены так, что атом кислорода обращен к катиону, а прямая, соединяющая центр катиона с центром атома кислорода, образует с осью молекулы воды (прямая, проходящая через атом кислорода и середину расстояния между атомами дейтерия) угол, размер которого зависит от концентрации соли. Этот угол для раствора хлорида никеля в тяжелой воде равен нулю при концентрации (моляльности) 0,086 и достигает 34 8° в растворах, где моляльность равна 4,41. [c.256]

Нейтронная дифракция является основным методом определения степени упорядочения. Рентгеновский анализ труден из-за существенного различия рассеивающих. способностей атомов С и N и большинства переходных металлов. Упорядочение легких атомов удалось обнаружить при изучении фазовых диаграмм методом дифференциального термического анализа (ДТА), а также методом ЯМР. Многие из упорядоченных структур карбидов и нитридов, обсуждаемых в этом разделе, предположительны. Некоторая неопределенность существует главным образом в тех случаях, когда структурный тип был выведен без привлечения метода дифракции нейтронов. Например, высокотемпературной модификации фаз МегС предположительно была приписана структура Ц, в которой атомы углерода расположены беспорядочно. В основу этого предположения положен тот факт, что энтропийный фактор должен увеличиваться при повышении температуры. Однако наличие именно этого структурного типа не соответствует данным нейтронной дифракции. Некоторые из типов упорядочения могут быть также стабилизированы примесями, такими, как кислород или водород. Различия между структурами в основном наблюдаются во второй. координационной сфере, и поэтому изменение энергии между структурами может быть малым и на него может влиять наличие примесей. [c.46]

Экспериментально свобода передвижения протона по линии О—О связи между двумя молекулами Н2О была обнаружена в 1957 г. методом дифракции нейтронов. Теоретически возможность переходов протонов — протонный беспорядок — был предположен Полингом раньше, в 1935 г. Основанием [c.54]

Структура кристаллического аммиака может быть описана как искаженная кубическая плотнейшая упаковка. Вместо 12 эквидистантных ближайших соседей каждый атом азота имеет 6 соседей на расстоянии 3,35 А и б значительно более удаленных — на расстоянии 3,88 А, что указывает на образование атомом азота шести водородных связей. Прецизионное определение положения атомов О в N03 выполнено методом дифракции нейтронов [1]. С этой упорядоченной структурой естественно сравнить структуру обыкновенного льда (лед Ь). [c.30]

Из сказанного ясно, что одним из очень важных результатов, полз чаемых при помощи метода дифракции нейтронов, является установление места легких атомов, особенно водорода, в кристаллических структурах. Правда, атомы водорода часто можно обнаружить и при точных рентгеновских исследованиях, но эти исследования трудоемки и всегда содержат значительный элемент неопределенности. Амплитуда рассеяния для водорода, и особенно для дейтерия, столь же велика или еще больше, чем для многих тяжелых элементов. [c.56]

Следует напомнить, что хотя метод дифракции нейтронов имеет те же преимущества и даже в значительно большей степени, что и метод дифракции электронов, последний можно и нужно применять при исследовании исключительно малых кристаллов, для которых этот метод может явиться единственным способом обнаружения дефектов различных типов или даже структурных модификаций. Структурные кодификации тесно связаны с размером кристалла и полностью затушевываются в процессе усреднения, которое необходимо применять при дифракционных исследованиях макроскопических монокристаллов с помощью рентгеновских лучей или нейтронов. [c.58]

Предположение о том, что вполне возможно существование твердых растворов между этими двумя соединениями, образующихся в результате удаления атомов кислорода с некоторых позиций, которые они занимали в 110 2, высказывалось неоднократно, но ни разу оно не было подтверждено. На основании данных о дифракции нейтронов Андерсен [20] предложил еще одну структуру а-ОзОв, в которой все атомы кислорода смещены (рис. 40). Один атом урана, расположенный в Центре искаженного октаэдра, считается шестивалентным, а два других, вероятно пятивалентные, окружены семью атомами кислорода, образующими пентагональную бипирамиду. При этом более короткие расстояния между атомами металла и двумя атомами кислорода в вершинах образуют прочную цепочку типа и—О—и—О. Было бы очень полезно изучить методом дифракции нейтронов остальные фазы, указанные в табл. 12. [c.126]

Форм ула бронзы с тетрагональной структурой может быть записана в виде Ао,2 А 4 WOз, где А — кубические (или имеющие координационное число 12), а А — пятиугольные призматические (или имеющие координационное число 15) туннельные позиции. При этом совершенно очевидно, что и те и другие позиции лишь частично заняты атомами щелочных металлов. Тетрагональная сверхструктура натриевой бронзы, по-видимому, объясняется тем, что позиции предпочтительно заняты атомами натрия [226]. Поэтому в смешанных натрий-калиевых фазах внедренные ионы могут сортироваться в соответствии с их размерами. Получить непосредственные доказательства этого явления с помощью рентгеновских методов очень трудно. Поэтому эти фазы лучше изучать методом дифракции нейтронов или ионным обменом. Тетрагональная аммониевая бронза (табл. 17) требует дальнейшего исследования. [c.137]

В пользу этого свидетельствует образование гидридов редкоземельных элементов. Так, дигидриды Ьа и Се [13, 78] являются соединениями с избытком как металла, так д водорода в одной й той же фазовой области. Так как эти гидриды имеют плотноупакованную кубическую решетку, то избыточные атомы водорода должны располагаться в каких-то иных, очевидно, октаэдрических, а не тетраэдрических полостях. Как показали исследования методом дифракции нейтронов [41], в гидриде Се На,7 водород также занимает октаэдрические полости. [c.205]

При исследовании жидкостей методом дифракции нейтронов применяют образцы в виде кварцевых, алюм иниевых или ванадиевых ампул, заполненных исследуемым веществом и тщательно запаянных с обоих концов. Диаметр образца зависит от поглощающей способности жидкости. Обычно он порядка 10—15 мм. Образцы для получения электронограмм жидкостей и твердых аморфных веществ представляют собой пленки толщиной 300—500 A. [c.100]

Какие же другие функции кроме нейтрализации зарядов ДНК выполняют гистоны Первоначально считали, что эти белки могут играть, роль репрессоров генов аналогично тому, как это происходит у бактерий. Однако экспериментального подтверждения это предположение не получило. Гистоны, по-видимому, образуют своеобразный комплекс с нитями ДНК. Сравнительно недавно с помощью электронного микроскопа были получены микрофотографии, на которых видно, что хрома-типовые волокна имеют регулярно повторяющееся строение, напоминая нитки бус. Диаметр бусинки (или у-телец, или нуклеосом) составляет 7—10 нм, а длина свободной нитки между бусами равна 2—14 нм. (рис. 15-35] [290—294]. Содержание ДНК в бусинках велико. Данные, полученные методом дифракции нейтронов, свидетельствуют о том, что в у-частицах нить ДНК намотана вокруг гистонового олигомера-(рис. 15-36) [295]. Гистоны Н2а, Н2в, НЗ и Н4 обнаруживаются почти в одинаковом количестве — на каждые 100 пар оснований в ДНК приходится по одной молекуле каждого из гистонов. В растворе был получен октамер, содержащий по две субъединицы гистонов каждого типа [296]. [c.302]

Интересно было применить метод дифракции нейтронов для локализации атомов водорода в очень коротких связях О—Н— —О в таких комплексах, как этилметилглиоксимат никеля (г) [c.28]

Структурная единица и в дигидрате, в котором найдены очень близкие расстояния U—О (U—20 1,76 А U—ОНг 2,45 А U—0N02 2,50 А). До некоторой степени похожая координация атома и тремя бидентатными ионами NO3- (б) формируется в Rb(U02) (N0a)3. При исследовании U02(N03)2-2H2U методом дифракции нейтронов была установлена та же длина связей и—О (1,76 А) в уранильной группировке, как и найденная тем же методом в гексагидрате. [c.431]

Для выяснения строения некоторых молекул, например трихлоруксусной кислоты, может быть применен метод дифракции нейтронов. В отличие от дифракции рентгеновских лучей, в этом случае плотность рассеянного излучения для атомов водорода является отрицательной. Вербист и др. [88 ] применили дифракцию нейтронов для выяснения структуры моногидрата -пролина, используя метод так называемого сложения символов и метод тангенс-формулы. Рентгенограммы молекул воды содержат четыре дифракционных кольца это означает, что молекулы в жидкой воде ассоциированы и образуют устойчивые молекулярные комплексы, при этом относительные изменения расстояний между соседними молекулами воды достигают 5% [77. [c.515]

Деккер [514] приводит список четырех групп сегнетоэлектриков, в трех из которых может присутствовать Н-связь. Пепинский [1] составил обзор данных об участии Н-связи, полученных методом дифракции нейтронов. [c.36]

Бее эти ограничения не позволяют применять метод дифракции нейтронов на начальных стадиях исследования кристалла. Во всех слзгчаях сначала проводят полные рентгепоструктурные исследования. В то же время метод дифракции нейтронов дает возможность получить большой объем интересной и важной информации о структуре кристаллов, которую нельзя получить никаким другим путем. Для оценки особых областей применения следует сначала кратко рассмотреть процесс рассеяния нейтронов кристаллической решеткой. [c.54]

Другой важной особенностью поведения нейтронов при дифракционных исследованиях кристаллов является исключительно небольшой коэффициент поглощения их веществом, который обычно для одного и того же вещества в сотни раз меньше, чем коэффициент поглощения рентгеновских лучей. Это обстоятельство делает возможным использование очень больших кристаллов при исследованиях методом дифракции нейтронов. Но с этим одновременно связаны некоторые затруднения. При рентгеноструктурных исследованиях не сталкиваются с проблемой вторичного гашения. Оно состоит в кажущемся увеличении поглощения и уменьшении интенсивности отраженных лучей вследствие того, что при сильном отражении некоторые падающие пучки отражаются назад и не достигают внутренних мозаичных блоков кристалла. При рентгеноструктурпых исследованиях, если работают с очень малыми кристаллическими частицами размерами около 0,1мм, это явление не играет важной, роли. Для крупных кристаллов, используемых для исследований. [c.55]

Определение положения водорода в структурах с водородной связью в течение длительного времени являлось проблемой, которая неоднократно обсуждалась. В настоящее время эта проблема во многих случаях решена с помощью метода дифракции нейтронов. Ранние исследования льда [31] показали справедливость структуры (по Полингу) с дискретными молекулами воды и хаотическим расноло-лгением атомов водорода на связях О - - О. Было установлено центральное положение водорода в группе F И F соединения KHFg [21]. Определены положения водорода в соединении КН2РО4 при нормальной комнатной температуре и в сегнетоэлектрическом состоянии [3]. Дальнейшее очень оригинальное исследование по определению положения атомов водорода в кристаллической структуре резорцина было проведено Беконом [2]. [c.56]

Метод дифракции нейтронов позволяет ясно различать элементы с очень близкими атомными номерами, и на этом основании его другое важное применение, например, при изучении переходов порядок— беспорядок в некоторых сплавах. При упорядоченном расположении можно обнаружить линии сверхструктуры. Такое исследование было проведено для NigMn методом дифракции нейтронов [27]. Эту работу нельзя было провести с помощью рентгеновских лучей вследствие довольно близких характеристик рассеянйя марганца и никеля. Изучение структур типа шпинелей является другим примером, когда метод дифракции нейтронов позволяет различать магний и алюминий значительно четче, чем метод дифракции рентгеновских лучей. [c.56]

В некоторых отношениях эти ограничения прямо противоположны ограничениям, которые были обсуждены выше для методов дифракции нейтронов. Проникающая способность электронов невелика. Пучок электронов с энергией 50 кв проникает только через сотню1 атомных плоскостей, после чего он исчезает вследствие неупругого рассеяния. Это значит, что данный метод очень сильно ограничен и применим лишь для изучения поверхностных слоев кристалла или исключительно малых кристаллических тел. Все же упругое рассеяние, которое вызывает явление дифракции электронов, значительно больше (пр Имерно в 10 раз), чем соответствующее рассеяние рентгеновских лучей, т. е. отражается большая доля энергии падающих лучей. Только очень малые кристаллы можно исследовать данным способом. Поэтому обычно получаемая рентгенограмма состоит из системы точек и известна под названием диаграммы перекрестных решеток, так как подобна теоретической дифракционной диаграмме для двухмерной решетки. Эти диаграммы обычно являются симметрически правильной проекцией сечения обратной решетки. Их внешний вид может быть представлен как вид обратной решетки Эвальда, полученной при дифракции от малых йристаллов, когда происходит эффективный разброс точек. Это явление в сочетании с применением волны малой длины, как правило, позволяет получить множество рефлексий, что соответствует почти плоскостному сечению обратной решетки. [c.57]

Таким образом, многие явления, в действительности очень сложные, будут интерпретированы как простые. Другими словами, область составов, приписываемая бертоллиду, может содержать ряд дискретных, стехиометрических фаз, описываемых по-видимому, нерациональной формулой, причем металлические решетки этих фаз очень похожи. При этих обстоятельствах систематическое применение мбтодов работы с монокристаллами не просто имеет ряд преимуществ, но й является настоятельной необходимостью, если, разумеется, такие кристаллы можно получить. При этом метод дифракции нейтронов, если относительное рассеяние элементами не зависит от их атомных номеров, начинает играть все возрастающую роль при решении непосредственных проблем структурного анализа. [c.106]

Появилась работа, посвященная изучению монокристалла бронзы состава Каолз Оз методом дифракции нейтронов [26]. Несмотря на то что в кристалле содержались домены тетрагональной фазы, симметрия кристалла была кубической. Однако элементарная ячейка была удвоена и рассматривалась структура, в которой из восьми кубических позиций А в шести находились атомы натрия. Атомы кислорода занимали лишь одно из четырех мест, предназначенных им пространственной кристаллографической группировкой. Отсюда вполне вероятно, что причиной усадки является локальное упорядочение этих атомов, которое может достигаться лишь путем пониженйя симметрии кристалла. При низких температурах, когда вполне реальна кубическая симметрия, сохраняется упорядоченное расположение атомов натрия и наличие вакансий в позициях А. Возникает вполне резонный вопрос, является ли расположение атомов натрия упорядоченным при различных концентрациях и могут ли такие упорядоченные фазы иметь кубическую симметрию [c.133]

Для изучения влияния нестехиометричности (места металла вакантны присутствуют ионы Fe +) на изменение магнитных взаимодействий в образцах вюстита, закаленных при 1000° С,. Рот [94] применил метод дифракции нейтронов. Эти исследования были проведены при комнатной темнературе (в парамагнитном состоянии) и при 90 и 4,2° К (в антиферромагнйтиом состоянии). Маг- [c.277]

Распределения атомов железа в прокаленных образцах вюстита использованных для анализа методом дифракции нейтронов, могут быть сравнены с распределениями в образцах, использованных в экспериментах по изучению высокотемпературной диффузии 150], так как в первых образцах имеет место замороженное распределение атомов железа, соответствующее высокотемпературному равновесию. Наличие внедренных атомов железа в Fei j O согласуется с данными о диффузии катионов, потому что в плотноупакованной структуре кислородного скелета диффузия происходит из заполненной в пустую октаэдрическую полость через тетраэдрическую полость. [c.279]

Момент на атоме железа должен быть несколько больше, чем Наличие ионов Fe + в октаэдрических полостя Гв . -О должно-вызывать в среднем небольшое уменьшение момента на одну октаэдрическую полость, если антипараллельное расположение ближайших соседей сохраняется. С другой стороны, двойное обменное [134] взаимодействие Fe + — О — Fe + обеспечивает ферромагнитное сцепление. Возможен также дополнительный обмен тина Ре етраэдр. — О — Рвоктаэдр,- Эти полости не Являются кристаллографически эквивалентными и, следовательно, надо ожидать обратного эффекта. По аналогии с ионным распределением в магнетите, в котором может быть отдано некоторое предпочтение расположению иона Fe + в тетраэдрических промежутках, антиферромагнитнь1Й октаэдрический — тетраэдрический обмен будет результатом наличия чисто ферромагнитного момента. Тем не менее анализ методов дифракции нейтронов показал, что имеется только антиферромагнитное связы- вание. Магнитное исследование не показало заметного ферромагнитного остаточного магнетизма. Следовательно, спиновое соотношение оказа.лось антиферромагнитным или парамагнитным. [c.279]

При изучении тетрагидробората калия методом дифракции нейтронов установлено, что он содержит тетраэдрические ионы тетрагидробората с длиной связи В—Н 0,126 нм [40]. Из параметров низкотемпературных Н-ЯМР-спектров тетрагидроборатов натрия, калия и рубидия вычислено, что анионы имеют длину связи В—Н около 0,1255 0,002 нм и представляют собой симметричнее тетраэдры [41]. Данные рентгеноструктурного анализа борогидрида, лития указывают на тетраэдрическое расположение водорФйШых атомов вокруг атома бора, а каждый атом лития окружен четырьмя атомами водорода в форме неправильного тетраэдра [11]. Каждый из этих четырех водородных атомов связан с отдельной гидроборатной группой. Соль не изоморфна другим литиевым солям, содержащим большие анионы, что предполагает существование сильного взаимодействия между атомами лития и водорода. [c.246]

Один из основных моментов в понимании и расщирении использования этих материалов связан с возросшим осознанием влияния дефектности структуры на их свойства . Карбиды и нитриды не являются стехиометрическими соединениями. Каждая обсуждаемая ниже бинарная фаза обладает широкой областью гомогенности, и все ее свойства зависят от относительного содержания неметалла и металла и концентрации вакансий. И в тех случаях, когда это обстоятельство не учитывается, данные о значениях различных параметров очень противоречивы, что затрудняет выбор надежных сведений. В настоящей книге уделяется внимание не только зависимостям свойств от состава, но также и открытому недавно возможному упорядочению атомов углерода и азота в дефектных фазах и его влиянию на свойства карбидов и нитридов. Например, упорядочение атомов углерода, недавно открытое методами дифракции нейтронов, электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа, заметно меняет механическую прочность соединения УбС5. [c.11]

Однозначно определить тип упорядочения неметаллических атомов можно с помощью методов дифракции электронов или нейтронов. В обоих методах интенсивность дифракционного максимума не зависит от квадрата атомного номера, и позицию атомов неметалла можно определить по дифрактограммам. Однако получить электронную дифрактограмму трудно необходимы пленочные реплики, процедура приготовления которых сложна из-за хрупкости и пористости материалов и отсутствия специальных методик утончения образцов. Для решения рассматриваемой задачи идеально подходит метод дифракции нейтронов, особенно потому, что ней-тронограммы многих упорядоченных карбидов уже были ранее [c.29]

Часто предполагают, что бинарные карбиды и нитриды имеют кристаллические хэгговские структуры, т. е. атомы металла образуют или плотноупакованную, или гексагональную структуру, в которой атомы углерода или азота занимают междоузлия в виде октаэдров или тригональных призм. Однако недавние исследования методом дифракции нейтронов и электронов показали, что существует несколько сложных бинарных карбидов и нитридов, которые нельзя описать как фазы Хэгга. Многие из этих фаз обнаружены только в тонких пленках и не наблюдаются в массивных образцах. В то же время другие фазы, например е-НгЫ и СгзСг, наблюдаются в массивных образцах. [c.51]

Троицкая и Пинскер [69—71] снова изучили эту систему методом дифракции нейтронов, использовав тонкие пленки нитридов молибдена. Эти авторы считают, что фаза o-MoN (переименованная в Ь ) принадлежит к пространственной группе DI , и установили позиции атомов азота. Атомы молибдена имеют те же позиции, что у Шёнберга. В тонких пленках обнаружено также несколько новых фаз o"-MoN и Моо.аг-о.взН. [c.98]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология