Szerkezeti rendezetlenség vizsgálata molekuláris kristályokban a teljes diffrakciós szórási kép mérése és számítógépes szimulációk alapján

Nyomtatóbarát változatNyomtatóbarát változat
Cím angolul: 
Studying structural disorder on molecular crystals by measuring total scattering diffraction pattern and computer modeling
Típus: 
MSc diplomamunka téma - nanotechnológia és anyagtudomány
MSc diplomamunka téma - kutatófizikus
MSc diplomamunka téma - nukleáris technika
Félév: 
2018/19/2.
Témavezető: 
Név: 
Temleitner László
Email cím: 
temleitner.laszlo@wigner.mta.hu
Intézet/Tanszék/Cégnév: 
MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont, Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet
Beosztás: 
tudományos főmunkatárs
Konzulens: 
Név: 
Pokol Gergő
Email cím: 
pokol@reak.bme.hu
Intézet/Tanszék: 
Nukleáris Technikai Intézet
Beosztás: 
docens
Elvárások: 

A kari általános elvárásokon felül megemlítendő az angol nyelv legalább szakirodalom tanulmányozásához szükséges mértékű ismerete. A programozásban való jártasság (C++/Python/Fortran), valamint kedvező hozzáállás diffrakciós mérések végzéséhez előnyt jelent.

Leírás: 

Kristályos fázisú anyagok röntgen-, vagy neutrondiffrakciós szórási képét a legtöbb esetben a Bragg-szórás dominálja, mely az atomok egységcellabeli átlagos pozícióiról szolgáltat információt. Ezen kívül azonban gyakran megjelenik egy jóval kisebb intenzitású diffúz szórás is, aminek analízisével az átlagos szerkezettől való eltérésről, az atomok közötti rövidtávú korrelációkról szerezhetünk információt. E kétféle szórási típus együtt alkotja a teljes diffrakciós szórási képet.

Kristályos anyagok teljes diffrakciós szórási képének modellezése az utóbbi években egyre népszerűbbé vált (pl. [Keen 2015]). Modellezése többféleképpen lehetséges, ezek egyike egy mérési adat által vezérelt szimulációs eljárás, az un. Reverse Monte Carlo (RMC [McGreevy 1988, Gereben 2012]) módszer. Alkalmazása során egy atomi koordinátákat tartalmazó konfigurációt módosítunk az atomok pozícióinak változtatásával, amiből számított teljes pordiffrakciós szórási kép lépésenként megközelíti a mértet. A szimuláció végén olyan konfigurációt kapunk, mely konzisztens a mért adattal: a korrelációk, a rövid távú rendezettség vizsgálata ezután az atomi koordináták alapján lehetséges (népszerűsítő formában folyadék fázisra lásd [Temleitner 2016]).

Kutatócsoportunk egyik témája a folyadékok és amorf anyagok szerkezetvizsgálata mellett kristályos fázisbeli rendezetlenség tanulmányozása a fenti megközelítéssel (CBr4 [Temleitner 2010], CI4 [Temleitner 2013], CCl2Br2 [Pothoczki 2013]). A diplomamunkát elkészítő hallgató ez utóbbi programba kapcsolódna be a hexaklór-etán (C2Cl6) rombos, monoklin, plasztikus köbös, valamint foszfor-trijodid (PI3) hexagonális fázisaiban a rövidtávú rendezettség tanulmányozásával. A korábban mért neuton- és röntgendiffrakciós mérések alapján ezen fázisok fenti módszer szerinti és molekuladinamikai szimulációját végezné el, amit az orientációs korrelációk vizsgálata követne a különböző kristályos és a folyadékfázisú eredményekkel összehasonlítva. A diplomamunka elkészítésének ideje alatt lehetőség nyílik, hogy a korábbinál szélesebb impulzus-transzfer tartományú neutrondiffrakciós méréseket végezzünk, melyhez a szükséges hátteret a csoportunk által üzemeltetett MTEST berendezés biztosítja.

 

Hivatkozások:

[Gereben 2012] Gereben O., Pusztai, L.: "RMC_POT, a computer code for Reverse Monte Carlo modeling the structure of disordered systems containing molecules of arbitrary complexity", Journal of Computational Chemistry 33(2012), 2285, DOI: 10.1002/jcc.23058.
[Keen 2015] Keen, D. A., Goodwin, A. L.: "The crystallography of correlated disorder", Nature 521(2015), 303. DOI: 10.1038/nature14453.
[McGreevy 1988] McGreevy, R. L., Pusztai, L.: "Reverse Monte Carlo simulation: A new technique for the determination of disordered structures", Molecular Simulation 1(1988), 359, DOI: 10.1080/08927028808080958.
[Mellergård 1999] Mellergård, A., McGreevy, R. L.:"Reverse Monte Carlo modelling of neutron powder diffraction data", Acta Crystallographica A 55(1999), 783. DOI: 10.1107/S0108767399000197.
[Pothoczki 2013] Pothoczki, S., Temleitner, L.: Pardo, L. C., Cuello, G.J., Rovira-Esteva, M., Tamarit, J.L.: "Comparison of the atomic level structure of the plastic crystalline and liquid phases of CBr2Cl2: Neutron diffraction and reverse Monte Carlo modelling", Journal of Physics: Condensed Matter 25(2013), 454216. DOI: 10.1088/0953-8984/25/45/454216.
[Temleitner 2010] Temleitner, L., Pusztai, L., "Local order and orientational correlations in liquid and crystalline phases of carbon tetrabromide from neutron powder diffraction measurements", Physical Review B 81(2010) 134101. DOI: 10.1103/PhysRevB.81.134101.
[Temleitner 2013] Temleitner, L., Pusztai, L.: "The origin of diffuse scattering in crystalline carbon tetraiodide", Journal of Physics: Condensed Matter 25(2013), 454209. DOI: 10.1088/0953-8984/25/45/454209.
[Temleitner 2016] Temleitner, L., Pusztai, L., Pothoczki, S.: "Tetraéderes molekuláris folyadékok. Egyszerű anyagok, fejfájást okozó problémák", Természet Világa 147(2016, augusztus) 346. http://epa.oszk.hu/02900/02926/00044/pdf/EPA02926_termeszet_vilaga_2016_08_346-349.pdf

Titkosítas: 
Hozzáférés nincs korlátozva