Кристаллографическая ориентация наночастиц золота

[duke2003]

Поправлюсь, кристаллическим плоскостям, так вернее.
Но на поверхности кристалла, "последняя" (или "первая") плоскость совпадет с плоскостью проходящей через атомы лежащие на поверхности кристалла (такой вот кристалл). Так? По этому и речь про кристаллические поверхности, которые соответствуют пикам.
Уточнение (лишь, чтобы удостовериться что мы говорим об одном и том же), все эти плоскости (относящиеся к одному пику) будут параллельны друг другу и "налогаться" друг на друга при воображаемом сдвиге (в идеальном случае).
Пока все верно?

[ИСН]

Так. Поэтому и плоскости, и поверхности обозначаются одинаковыми тройками индексов (hkl), что добавляет путаницы. Но разделять всё-таки нужно, потому что у кристалла, например, может вовсе начисто не быть поверхности (111), но такие плоскости в глубине есть, и пик с такими индексами тоже будет.

[duke2003]

Абсолютно согласен относительно путаницы!

Теперь когда в XRD спектре появляется новый пик, то, формально говоря, это означает лишь появления системы плоскостей, от которых отражаются х-рей фотончики.
Как правило, наночастицы, про них же была речь в начале, имеют "хорошую" крист. структуру, когда эти плоскости совпадают с поверхностью, подтверждается сравнением с TEM. Делает их такими природа + человек.
По этому, я, утверждаю, с определенными оговорками, что появление нового пика свидетельствуют о появлении новой поверхности. По хорошему, надо это подтверждать тем же TEM, но так делается не всегда, по разным причинам.

В литературе с которой до этого, по этой теме, работал, похоже, что все спектры были "плохими". Т.е. "дополнительных" пиков (те которых сотни) никогда не было. Скорее всего, как Вы и писали, все дело в S/N отношении.

[ИСН]

Ситуация "появился новый пик" мне представляется крайне неестественной. Если это значит "был скрыт под шумом, но поднялся" (сняли на другом приборе, получше, или взяли образец с более высокой кристалличностью, whatever) - тогда ещё куда ни шло. А так...

[duke2003]

Просто синтезировать наночастицы можно по разному. В таких процессах сотни и тысячи атомов собираются в один нанокристалл. На этот процесс можно по всякому СИЛЬНО воздействовать, в результате наночастицы получаются разных (бывают даже очень) форм и размеров. И, я лично, не нахожу ничего удивительного, что при такой "сборке" получаются разные поверхности у кристалликов.

[ИСН]

А, всего тысячи. Ну тогда да, отражений там будут единицы, да и те здоровенные, широкие такие. И да, если нанокристаллики преимущественно будет сплющенными параллельно одной кристаллографической плоскости - то она сильнее прочих проявится в порошкограмме, и она же, вероятно, будет соответствовать самой развитой грани.

[duke2003]

Уширение линий действительно есть, и не малое. Бывают и "сплющенные" наночастицы, лучше сказать nanorods. Бывают как призма, кубические и т.д и т.п.
Можно тут просто картинки посмотреть.

[duke2003]

Кстати, пришла интересная идея в голову. Может кому пригодиться.
Вопрос, сколько минимум плоскостей отражения нужно иметь в образце, чтобы зарегистрировать хороший пик? Понятно, что одной будет маловато, даже 2 и 3. Понятно, что много, что зависит и от прибора. Однако, подойдя к вопросу с другой стороны, зная характеристики прибора, зная S/N и прочие подобные параметры, можно оценить сколько плоскостей (отражений или число фотонов) дало вклад в тот или иной пик. Позиция пика известна, т.е. известно растояние между плоскостями, умножаем на число плоскостей и получаем размер исследуемой системы в определеном направлении.
Чем не метод определение размеров наночастиц, почти как линейкой...

[ИСН]

В интенсивности слишком много неизвестных факторов. Зато размер частиц можно определить по ширине пика (хотя тоже приблизительно).

[duke2003]

А про какие параметры речь? Казалось бы стоит себе детектор гамма фотонов и ничего не делает, кроме того, что считает количество прилетевших в него фотонов. Их число можно измерять с огромной точностью. Я конечно, совсем не специалист в железе и не понимаю разных технических проблем. Но идея мне нравиться.

Формулу Шере, знаем и активно использовали.

[ИСН]

В первую очередь про те, которые описывают, насколько кристалличен наш кристалл. А от них интенсивность может гулять туда-сюда в разы, и ничего не поделаешь.

[duke2003]

Ясно, спасибо.

[himdim2012]

Уважаемые коллеги, кто разбирается в РДА - помогите, пожалуйста. Есть система - наноразмерные частцы золота диаметром от 7 до 15 нм. Возможно ли рентгеновской дифракцией определить преимущественную кристаллографическую ориентацию золота?

На вашем месте я бы сделал так, хотя может быть и не совсем верно. Взял бы построил бы сечение геометрической фигуры (соответствующей кристаллической модификации золота) плоскостями пики которых имеются на рентгенограмме (сечение hkl), таким образом можно построить геометрический "портрет" вещества.

[Himera]

На вашем месте я бы сделал так, хотя может быть и не совсем верно. Взял бы построил бы сечение геометрической фигуры (соответствующей кристаллической модификации золота) плоскостями пики которых имеются на рентгенограмме (сечение hkl), таким образом можно построить геометрический "портрет" вещества.

Нет, не нужно так делать. И вообще, как уже сказал в самом начале темы ИСН, забудьте о любых атомных плоскостях -- это лишь простая конструкция, иллюстрирующая уравнение Брэгга-Вульфа. Гораздо сподручнее освоить понятия обратной решётки и сферы Эвальда, после чего станут гораздо яснее интенсивности рефлексов, а равно наблюдение или ненаблюдение самих рефлексов на разных образцах и в разных геометриях.

[servusin]

Снимите порошкограмму, да сравните с обычным золотом. Если некоторые пики будут задраны вверх по сравнению с соседями, значит можно.

Значит ли это, что площадь пика в первом приближении пропорциональна доле соответствующей грани в общей сумме всех граней?

[ИСН]

Таких терминов ("доля грани") нет. А площадь пика пропорциональна куче разных вещей, всех не учтёшь. Я бы побоялся делать из этого количественные оценки формы частиц. Качественные, пожалуй, можно.

[duke2003]

Как выше уже обсуждалось, скорее нет, чем да. Слишком уж много от чего интенсивность (и след-но площадь) сильно могут зависить. Пусть меня поправят если нужно.

[servusin]

Спасибо, разъяснили, хотя и не обнадежили...

[Лечащий Врач]

Мой опыт работы с наноплатиной говорит, что вполне можно наблюдать пики платины при размерах частиц порядка 1 нм. Это довольно мало атомных слоев (боюсь наврать сейчас, сколько, но около 10). Относительные интенсивности — вещь сложная и, если верить специалистам в этой области (напр, Matteo Leoni, благодаря которому происходит сейчас большая часть развития в этой области), проще всего на них плюнуть. Информация о размерах и форме наночастицы все равно содержится в форме линии, а не в относительных интенсивностях.

Чтобы корректно построить дифрактограмму с правильными относительными интенсивностями для наночастиц, нужно переходить уже к прямому расчету дифракции от системы атомов по формуле Дебая, отринув уравнение Брэгга-Вульфа как чрезмерное упрощение. Это большой расчет, сложное моделирование и, насколько я смог разобраться, без поездки на стажировку куда-нибудь, где это умеют (в случае РФ - в Новосибирск, к Цибуле) браться за него бессмысленно.

Новые же пики по сравнению с кристаллическим образцом у вас возникнут, только если поменяется кристаллическая решетка. Это уже фазовый переход или химическая реакция в образце - никто не говорит, что их не бывает, но это усложняет задачу еще на порядок. Скорее всего, такого у вас не будет.

[duke2003]

Маленькое уточнение. Решетке не нужно меняться (в смысле фазового перехода и т.п.), для объяснения новых пиков. "Новая" решетка получается (может получиться) непосердствено при синтезе наночастичек. Была пара лет назад в Натуре статье где весьма наночастицы платины с необычной крист. системой.