Přesné určení struktury mikrokrystalů pomocí precesní elektronové difrakční tomografie a dynamické difrakce

Znalost přesné atomární struktury krystalických látek patří k základním podmínkám detailního výzkumu jejich vlastností i praktického využití. Řada látek ovšem tvoří pouze mikroskopické krystaly s rozměry často jen ve stovkách nanometrů, které je možné analyzovat pouze pomocí studia rozptylu elektronů v transmisním elektronovém mikroskopu. Tato analýza měla doposud velmi omezenou přesnost a spolehlivost. Nová metoda zpracování dat z elektronové difrakce vyvinutá na Fyzikálním ústavu AV ČR využívá výpočetně náročnou, ale přesnější tzv. dynamickou teorii difrakce elektronů a díky tomu umožňuje dosáhnout několikrát větší přesnosti při určování atomových pozic v mikro- a nanokrystalech, než bylo doposud možné a zároveň umožňuje mnohem detailnější analýzu strukturních jevů jako je např. zastupování atomů různých prvků na stejných strukturních pozicích (chemická neuspořádanost). Již krátce po své publikaci byla nová metoda použita v řadě prací především z oblasti anorganické chemie a geověd.

Obrázek nanodrátu sloučeniny Ni₂Si z transmisního elektronového mikroskopu s vyznačenou částí, která byla použita pro analýzu. Atomové pozice v základní buňce struktury tohoto nanodrátu byly novou metodou určeny s přesností lepší než 1 pm (10^-12 m), tedy asi 0,5 % meziatomové vzdálenosti. Průměr nanodrátu je 15 nm.

¹Institute of Physics of the AS CR, Na Slovance 2, Prague, Czech Republic
²Department of Physics of Materials, Charles University, Prague 12116