Diamond,Endeavour, Match!, PCD, Topas

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Hartmut Stoecker (Physik)

Diamond

Diamond dient zur Visualisierung von Molekül- und Kristallstrukturen, wobei alle gängigen Ein- und Ausgabeformate unterstützt werden. Ausgehend von einem Datenbankeintrag oder einer im Programm selbst erstellten Struktur können beliebig große Ausschnitte einer Elementarzelle oder mehrerer Zellen dargestellt werden.

Weiterhin können einzelne oder alle Bindungen, Netzebenen und Strukturpolyeder hervorgehoben werden. Einfache Berechnungs-möglichkeiten für Beugungsbilder, Bindungslängen und -winkel machen Diamond zur Grundlage für die wissenschaftliche Beschäftigung mit Kristallstrukturen.

Endeavour

Endeavour ist ein Werkzeug zur Lösung von Kristallstrukturen anhand von Röntgenbeugungsdaten, die an Pulverproben oder Einkristallen aufgenommen wurden. Vor allem für kleinere bis mittlere Strukturen anorganischer Substanzen kann eine schnelle Strukturlösung erreicht werden.

Dazu wird ein spezieller Algorithmus eingesetzt, der sowohl die Abweichung zwischen simuliertem und gemessenem Röntgendiffraktogramm als auch die potentielle Energie der simulierten Struktur minimiert. Dadurch wird die Rechnung weniger anfällig gegenüber Messwerten minderer Qualität. Ein Eingabeassistent erleichtert die Eingabe aller notwendigen Daten.

Match!

Match! ist ein Programm zur qualitativen Phasenanalyse unbekannter Pulverproben. Dazu werden alle Bragg-Reflexe aus dem Röntgendiffraktogramm der Probe extrahiert und mit Datenbankeinträgen bekannter Substanzen abgeglichen. Dabei können Einschränkungen durch Elemente, die in der Probe sicher oder sicher nicht enthalten sind, vorgenommen werden.

Die Übereinstimmung zwischen Messung und Datenbankeinträgen wird anhand der Differenzen der Reflexpositionen und -intensitäten in einem Gütewert angegeben. Je nach Phasenbestand der Probe können zur Erklärung aller Reflexe mehrere Datenbankeinträge notwendig sein. In diesem Fall werden vom Programm die prozentualen Phasenanteile berechnet.

Pearson’s Crystal Data (PSD)

Es ist eine Datenbank anorganischer Kristallstrukturen, die von Pierre Villars und Karin Cenzual (ASM International, Ohio, USA) editiert wird. Die aktuelle Ausgabe 2010/11 enthält etwa 197.000 Datensätze von mehr als 118.000 verschiedenen kristallographischen Phasen. Einzelne Datensätze können anhand umfangreicher Such¬möglichkeiten mit der mitgelieferten Software abgefragt werden. Entscheidend ist allerdings die nahtlose Integration mit den oben erläuterten Programmen Diamond, Endeavour und Match!.

Topas

Es stellt eine umfangreiche Sammlung von Profil- und Strukturanalyse-Algorithmen für Röntgenbeugungsdaten von Pulver- und Einkristallproben zur Verfügung. Es erlaubt u. a. die Indizierung von Diffraktogrammen, die Ab-initio-Strukturlösung im Realraum und vor allem die quantitative Rietveld-Analyse.

Anhand fundamentaler Messparameter, wie verwendete Röntgenwellenlänge, Blenden, Monochromator etc., dient diese Methode zur quantitativen Phasenanalyse von Pulverproben. Zusätzlich zur Strukturanalyse und der Bestimmung von Phasenanteilen können mit Topas auch Texturen, Korngrößen und Verspannungen analysiert werden.

Da in das Modell nur grundlegende physikalische Eigenschaften eingehen, ist die Anpassung meist stabil und unabhängig von den Startparametern.

Anwendung im Exzellenzcluster ADDE

  • TP 6: Interpretation von Röntgendiffraktometriedaten, die an defektstabilisierten Metalloxiden aufgenommen werden. Untersuchung struktureller Umwandlungen und der Stabilität beteiligter Kristallphasen.
  • Institut für Experimentelle Physik: Standardsoftware zur Auswertung und Simulation von Röntgenbeugungsexperimenten

Topas Screenshot