单晶X射线衍射在功能材料研究中的应用#王俊，叶鑫鑫，李鹏飞*（内蒙古工业大学材料科学与工程学院，呼和浩特010051）5摘要：近年由于制作技术发展和晶体结构分析软件的完善，单晶X射线衍射仪在功能材料研究中拥有了广泛的应用前景。单晶X射线衍射仪在晶体结构分析、相变、功能机理的研究中的独特应用以K0.5Na0.5NbO3、LaAlO3和FeCO3的研究为例被详细说明。关键词：材料科学基础科学；单晶X射线衍射；功能材料；晶体结构：O72310ApplicationsofSingleX-rayDiffractionMethodinFunctionalMaterialsResearchWANGJun,YEXinxin,LiPengfei(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,InnerMongoliaUniversityofTechnology,152025303540Hohhot010051)Abstract:SinglecrystalX-raydiffractiontechnologyismoreandmorewidelyappliedintheresearchoffunctionalmaterialsbecauseoftheperfectionofbothmanufacturingtechniqueinequipmentitselfandcrystalstructureanalyticalsoftware.ThispaperhaveintroducedthespecialusagesofsinglecrystalX-raymethod,throughthreeexamplesofK0.5Na0.5NbO3、LaAlO3andFeCO3,inthefunctionalmaterialsresearchsuchascrystalstructure,phasetransition,functionalmechanism.Keywords:Basicofmaterialsscience;SinglecrystalX-raydiffraction;functionalmaterial;crystalstructure0引言无机功能材料的研究与开发在广泛领域里受到关注。无机功能材料的晶体结构千姿百态，而且随着温度，压力等条件的变化而变化。通过研究无机材料的晶体结构，可以更彻底的了解无机化合物的物理性质和化学性质，甚至可以应用到新的无机化合物的设计与开发。单晶X射线衍射法在晶体结构分析研究中有着重要的用途。单晶(singlecrystal)，即晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，晶轴不随晶体中的位置而改变。单晶材料应用于各种高性能的功能材料如半导体材料[1]、压电晶体[2]、分光器件以及材料结构的基础研究等。单晶X射线衍射是利用单晶体对X射线的衍射效应来测定晶体结构实验方法。单晶X射线衍射作为晶体结构分析的实验手段已有很长的历史，利用X射线衍射的方法可以研究原子和分子在晶体中的排列，甚至可以从物质的微观结构分析出其物理化学性能。从20世界90年代开始成像板(IP)与电荷耦合元件(CCD)等二维检测器被应用到实验室光源的单晶衍射实验中。二维检测仪的测试时间与单胞的大小无关，与以往的点检测仪相比大幅度的缩短了测试速度。因此，单晶X射线衍射法在日新月异的功能材料的研究中具有重要的意义和应用价值。WingX[3]，SIR[4]，JANA[5]，PLATON[6]，ORTEP[7]等晶体结构软件的快速发展实现了利用二维检测仪采取的数据计算出三维空间中倒易点阵的强度分布，对孪晶、超结构、调制结构(modulationstructure)[8]、局部规整(topotactic)[9]固态反应也提供了简便快捷的分析手段。---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---基金项目：内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZY12065）;内蒙古工业大学科学研究项目（X201214）作者简介：王俊，（1982-），男，讲师，从事功能材料的研究。wangjun@imut.edu-1----本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---1单晶X射线衍射仪在晶体结构分析中的应用利用单晶X射线衍射的数据可以分析晶体结构，如单胞的尺寸、体积、电子密度分布、原子在单胞中的相对位置、原子的振动情况和原子位置的占有率等。这些因子对功能材料的4550556065物理化学性质都具有直接或间接地影响，因此也对功能材料的功能机理的研究与改善有着重要的意义。1.1利用单晶X射线衍射仪分析K0.5Na0.5NbO3晶体结构K0.5Na0.5NbO3（NKN）与带有其它掺杂元素的同一系列无铅压电材料[10,11]具有较好的压电性能而有望取代传统的含铅压电材料，解决制备压电材料时对环境带来的铅污染的难题。NKN为钙钛矿晶体结构，Nb离子的配位数为6，周围的氧离子形成八面体，氧离子八面体给予了物质丰富多彩的物性。Nb离子在居里温度以下的温度范围里偏离于八面体中心是NKN材料的压电性能的主要原因。这就意味...