XRD到底有多强大?数据导入Jade就算完事了?是我太天真!
X射线衍射(XRD)是一种表征材料结构常用且有效的手段。大多数时候我们在获得XRD数据之后简单的导入Jade软件,查找PDF卡片,对比物相分析就算结束了。
实际上,我们可以从一张XRD图谱中获得更多的信息,包括合成材料的空间群、晶胞参数、原子占位度、键长、晶粒尺寸以及晶格应力等等;这些晶体学信息是我们在一篇文章中分析材料性能的关键。
这就是我们常说的,XRD精修。
目前一般采用Rietveld方法对XRD数据进行精修。Rietveld精修广泛应用于当前最热门的材料化学研究领域,包括钙钛矿、MOF、锂电池、铁电材料、热电材料等等。举几个例子:
1. 在下面的一篇Nature中,研究人员报道了基于磁控溅射制备的Fe2V0.8W0.2Al薄膜Heusler合金的热和电子性能。这些薄膜具有很高的固有品质因数,这可能是由于费米能级的状态差分密度大以及接近费米能级的Weyl状电子弥散所致,表明由于电子带中的线性交叉,电荷载流子具有很高的迁移率。研究人员利用XRD精修,说明了薄膜样品与块体样品在晶体学结构上的差异(结构差异导致最终的性能差异)。对于块体样品,基本上遵循标准的全Heusler系统(fcc);薄膜样品衍射峰的个数减少,属于更加简单的W型结构,从fcc变为bcc这是因为(4a)与(4c)位置上的原子混排,造成(111)和(200)峰强度减弱甚至消失。
2. 在下面的一篇Nature Materials中,作者报道了一种β-Li2IrO3相,尽管Ir处于3D框架中,但每个Ir仍旧能够可逆地交换2.5e-,如此大的活性是由可逆的阳离子和阴离子氧化还原过程产生的,通过透射电子显微镜和中子衍射实验以及理论计算都验证了这一想法。研究人员利用同步辐射XRD和中子衍射测试并且辅以Rietveld精修,证实了β-Li2IrO3为先前报道的Fddd超蜂窝结构,β-Li2IrO3是由IrO6边缘共享的八面体构建,该八面体形成3维矩阵,其中Li离子占据了所有可用的八面体位置,因此该结构可以适应Li通过波纹互连路径的迁移。
3. 在下面的一篇Nature Materials中,研究人员报道了在动态真空下加热从原始C 0水合物样品退火得到的D2O冰XVII粉末来形成立方冰Ic方法。研究人员利用中子衍射和Rietveld精修,精确的描述了这一过程中D2O XVII和冰Ic的结构信息。
除此之外,还有更多重要研究成果都得到了XRD精修数据的帮助。可以说,XRD精修在顶级期刊中似乎成为必不可少的科研利器之一。
Rietveld精修使用最小二乘法,在初始晶体结构模型与图形参数的基础上,运用晶体学知识并调整影响峰型及峰强的参数,使计算的衍射图谱能与实验谱相吻合,从而获得结构参数和峰型参数。并且通过两相或者多相的精修,可以对多相材料进行定量分析。
XRD精修常用的软件包括GSAS \Fullprof \ Maud \ topas等等。
其中,GSAS软件目前使用最为广泛,免费,界面非常友好,便于查找各类参数;GSAS功能非常齐全,几乎可以得到你想要的所有数据:包括晶胞参数、体积、占位、键长、温度因子、粒径、应力等;在择优取向功能方面GSAS提供了两种函数,处理起来很方便;GSAS还能够同时处理大量原位数据,这是别的软件无法实现的。
越来越多的研究人员对于Rietveld精修产生了浓厚的兴趣,或是已经在尝试学习GSAS等软件进行初步精修分析。在和这些初学者接触过程中,我们发现他们经验不足,对 Rietveld精修过程缺乏全面认识,在使用GSAS等软件过程中经常会有些细节疏忽或者使用错误的分析步骤,导致得到结果不正确。为了让更多的研究人员了解Rietveld精修以及学会GSAS等软件基本操作,学研汇和微著邀请了团队内部2位资深的XRD数据精修老师,为大家开设一次系统学习GSAS软件的培训课程。
不同于过往一些机构培训侧重于XRD基础理论传授而不注重GSAS软件操作技能的提升,我们特意要求数据分析老师在本次课程中更加侧重GSAS软件的实战训练,提升数据分析规范、分析经验与数据解读能力,确保可以在本次课程之后经过基本练习便可以通过自己分析得到用于发表的数据。
本次课程为付费培训课程,内容如下所示,欢迎大家报名参加。
课程名称:《XRD精修实例操作:GSAS软件从入门到数据发表》
课程时长:2小时
上课方式:在线直播(手机或电脑均可观看)
上课时间:2020年4月3日(周五)晚上19:30-21:30
课程费用:399元/人(可无限次免费回看视频,可开发票)
优惠:往期参与学研汇任一付费培训学员,折扣价299元/人
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