Расшифровка кристаллических структур

Введение

В истории рентгеноструктурного анализа можно выделить несколько этапов. Первый из них, до 1935 г., период метода «проб и ошибок». Это название подразумевает, что модель размещения атомов по ячейке кристалла приходилось «придумывать» на основе косвенных физико-химических данных и качественного анализа общей картины дифракции. Проверкой служило соответствие между интенсивностью дифракционной картины рассеяния, отвечающей модели, и интенсивностью картины рассеяния, полученной экспериментально.

Начало второму периоду положил А. Л. Паттерсон, предложивший в 1935 году первый «прямой» метод анализа структуры по дифракционным данным, не требующий задания ее предварительной модели. Метод, как правило, позволял размещать (однозначно или по ограниченному числу вариантов) лишь наиболее тяжелые атомы кристаллической структуры, и поэтому на первых порах имел лишь ограниченную область применения.

В 1952 году В. Г. Захариазен, В. Кокрен и Д. Сейр, одновременно и независимо, предложили принципиально иной (так называемый «статистический») подход к решению структурной задачи, не требующий обязательного присутствия в кристалле тяжелых атомов. В последующие годы усилиями различных авторов оба подхода были дополнены многими идеями, значительно расширившими их возможности, что привело к созданию двух общих методов решения структурной задачи: паттерсоновского и статистического, со своей внутренней логикой, последовательностью проведения вычислительных операций и выявления деталей структуры.

Наконец, во второй половине 60-х годов прошлого века были разработаны автоматические дифрактометры, управляемые ЭВМ, — приборы, позволившие полностью автоматизировать процесс получения экспериментальных данных. В сочетании с автоматизацией всех ключевых моментов расшифровки структуры это привело в начале 70-х годов к технической революции структурного анализа: к резкому сокращению времени проведения исследования, существенному повышению возможностей исследования сложных структур, общему повышению точности структурных данных.

Тем не менее, нельзя сказать, что расшифровка кристаллической структуры превращается в чисто техническую задачу. Всегда остается проблема наиболее рационального выбора метода исследования и правильной стыковки его отдельных этапов, связанной с обоснованным выделением опорных параметров на промежуточных стадиях анализа, — проблема стратегии и тактики решения конкретной структурной задачи.