Lokalizace vodíkových atomů pomocí elektronové difrakce

Znalost krystalové struktury je základem pro rozvoj řady vědních oborů. Jedním z přetrvávajících problémů krystalografie ovšem zůstává spolehlivá strukturní analýza nano- a mikrokrystalů, což přináší komplikace v celé řadě oborů, ve kterých se studují materiály, které netvoří dostatečně velké krystaly.
V oblasti analýzy nanokrystalů došlo v posledním desetiletí k velkému pokroku díky rozvoji technik využívajících difrakci elektronů na krystalech ke stanovení struktury. Doposud ovšem tato metoda poskytovala pouze přibližné informace o struktuře. Výzkumný tým laboratoře elektronové difrakce v oddělení strukturní analýzy FZÚ AVČR proto vypracoval metodu, jak přesnost této analýzy významně zlepšit. Úspěšnost nové metody demonstroval ve spolupráci s vědci z francouzského CNRS v Caen tak, že ji využil pro určení pozice atomů vodíku v organické i anorganické látce. Spolehlivá detekce atomů vodíku je obecně považována za jeden z nejobtížnějších úkolů ve strukturní analýze, protože atom vodíku přispívá jen velmi málo k difrakčnímu signálu. V práci byly analyzovány struktury dvou látek – paracetamolu, což je účinná složka řady analgetik a antipyretik, a hydratovaného hlinitofosforečnanu kobaltnatého vybraného jako reprezentanta anorganických materiálů s trojrozměrně propojenou strukturou typickou pro sorbenty a katalyzátory.
Vyvinutá metoda přináší kvalitativní posun v možnostech analýzy krystalických materiálů a vzhledem k širokému použití krystalografie v přírodních vědách má potenciál přispět k rozvoji celé řady vědních oborů.

Struktura formy II paracetamolu (A) a hydratovaného hlinitofosforečnanu kobaltnatého (B) s diferenčním elektrostatickým potenciálem znázorněným pomocí šedých a žlutých isopovrchů. Maxima v elektrostatickém potenciálu odpovídají pozicím vodíkových atomů ve struktuře.

¹Institute of Physics, Czech Academy of Sciences, Na Slovance 2, 182 21 Prague 8, Czech Republic
²CRISMAT (Laboratoire de Cristallographie et Sciences des Matériaux), Normandie Université, ENSICAEN (Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen), UNICAEN (Université de Caen), CNRS UMR 6508, 6 Bd Maréchal Juin, F-14050 Caen, France. ³LCS (Laboratoire Catalyse et Spectrochimie), Normandie Université, ENSICAEN, UNICAEN, CNRS UMR 6506, 6 Bd Maréchal Juin, F-14050 Caen, France.