Page 32 - No29

NANOANYAGOK INVERZ-FÉNYKÉPE

röntgensugár esetében a nagyobb valamint az abszolút intenzitás megértését a görbén éles diffrakciós csúcsok jelennek meg,
molekulákból álló síkok (pontosabban annak 4. ábra szolgálja. ahogy azt a 4. ábrán láthatjuk. A diffrakciós
elektronfelhője) ugyanazt a szerepet tölti be, Nanoréteggel minden nap találkozunk. (általános esetben szórási) képet
mint az 1. ábrán bemutatott atomi síkok. Talán legtipikusabb és mindenki által ismert síkdetektorral rögzítik, annak adatainak
Ha a rétegsíkok távolsága az atomi méret nanorendszer, az etoxilált zsíralkoholokból kvantitatív leírására szolgál a diffrakciós,
tízszerese, százszorosa, vagy még ennél is (5. ábra) és vízből felépülő folyékony általánosan mondva, szórási görbe. A szórási
nagyobb, akkor a periódus méretéből szappan, amely zsíralkohol és víz rétegek görbe kezdeti pontja a kétdimenziós
adódóan a rács egy nanoszerkezetet alkot. váltakozó elrendeződéséből áll. detektorkép középpontja (origó), ahová a
Hasonló hullámhosszú röntgennyalábot mintán áthaladó primer nyaláb is beesik. A
használva (λ=állandó), a Bragg egyenletből szórási görbe, mint függvény, változója a
következően λ=2 d sin(Θ) n=1 esetben a detektorkép sugarának a „hossza”, q , a
szórás kis szögnél figyelhető meg. Ez a függvény értéke pedig a sugármenti
kisszögű szórás, amely minden nanométeres intenzitás (beütésszám/idő vagy 1/cm
nagyságrendbe eső szerkezetnél, tipikusan abszolút egységben).
10° és annál lényegesen kisebb szögek Ha a szórási görbe bizonyos q értékeinél
közötti (0.01 ─ 0.001°) tartományban csúcsot tapasztalunk, az egy diffrakciós
figyelhető meg. A 3. ábrán bemutatott 5. Ábra A folyékony szappan összefüggést mutat, és a q -nak megfelelő
esetben a rendszer szigorúan periodikus is, zsíralkohol – víz rétegekből álló periódust (rács sík távolság, d= 2π/q) mutat
ennek megfelelően a szórás a Bragg réteges „nanokristályának” elektron- a szerkezetben (6. ábra). Mivel a minta
feltételnek megfelelő szög-értékeknél mikroszkópos fényképe karakterisztikus távolsága és szórási változó
gyakori és éles csúcsok formájában értéke reciprok összefüggésben van, a szórási
jelentkezik, amit a minden irányban történő Az általánosan használt röntgensugár kép (amit a detektor rögzít) inverz
szórástól megkülönböztetve, kisszögű hullámhossza 0.1 nm nagyságrendjébe esik, („fordított”) térben van a mi valós terünkhöz
diffrakciónak nevezünk. ehhez képest az etoxilált zsíralkohol – víz viszonyítva.
rendszer síkirányú kiterjedése több
nagyságrenddel nagyobb; néhány vagy
néhány tíz mikrométer kiterjedésű. Ezt a
szerkezetet, fagyasztás után eltörve, és a
törési felszínt speciális technika segítségével
kiemelve, elektron mikroszkópban
közvetlenül megfigyelhetjük (5. ábra). A
rendszer a röntgenvizsgálat során jellemzően
kisszögű diffrakciót mutat. A mintatartóba
zárt több-mikrométeres kiterjedésű
zsíralkohol-vízrendszer darabkái a tér
minden irányában rendezetlen módon
4. Ábra A kisszögű szórási kísérletek helyezkednek el a mintatartóul használt,
mérési elrendezése (felső ábra) és az vékonyfalú üvegkapillárisban (mintha 6. Ábra Etoxilált zsíralkohol - víz
abszolút intenzitás értelmezése (alsó „kártyapaklikkal töltenénk meg a rendszer kisszögű röntgendiffrakciós
ábra) papírkosarat”). Ha a rétegsíkok és a görbéje
A szórt, vagy diffraktált fény intenzitását röntgennyaláb szöge nem felel meg a Bragg
abszolút egységben adjuk meg, ami egy egyenlettel kifejezett értékeknek (Θ Bragg Nanoanyagok 1-100 nm kiterjedésű
n
egységnyi térszögbe szórt nyaláb intenzitása szögeken kívül minden szög ilyen), akkor részecskék sokaságából, vagy a kiterjedt
(foton/idő) a mintára bocsátott nyaláb nem kapunk jelet. A réteglapocskák kristályos vagy amorf anyagok esetében
fluxusára (foton/(idő ∙nyaláb keresztmetszet) elhelyezkedhetnek úgy is, hogy a beérkező 1-100 nm méretű inhomogén
viszonyítva. Ha a szórást a minta egységnyi nyaláb iránya, mint tengely körül, tartományok összességéből áll. Ha a
térfogatára vonatkoztatjuk, nyerjük az körbefordulnak, és közben a röntgennyaláb a részecskék vízben vannak eloszlatva, a
abszolút intenzitást, más szóval differenciális Bragg feltételnek megfelelő Θ szögben hőmozgás következtében állandó
n
hatáskeresztmetszetet, amelynek dimenziója marad, akkor a diffrakció pontja is elfordul. mozgásban vannak, miközben közel vagy
1/cm =((foton/s)/(foton )/(s ∙cm ) ))(1/cm ). Minden elfordulást figyelembe véve, a távol kerülnek egymástól. Ilyen rendszert
2
3
A szórási kísérletek mérési elrendezését, diffrakciós pontok egy diffrakciós gyűrűvé röntgensugárral vizsgálva, a részecskék
egészülnek ki az origó körül, és a szórási rendezetlen elhelyezkedése miatt kisszögű
32 KÉMIAI PANORÁMA 29. SZÁM, 2024. ÉVFOLYAM