今日Nature：飛秒技術助力材料無損檢測

CYM 2年前 (2022-01-20) 3168瀏覽

【引言】

眾所周知，單晶X射線衍射（SCXRD）是化學和材料科學的基礎表征技術，已發表超過一百萬種有機和金屬有機結構。SCXRD經常遇到的挑戰包括晶體生長困難、對大氣的不穩定性、溶劑損失和輻射敏感性。粉末衍射和電子微衍射是確定微晶物質結構的既定方法，但每種方法都可能受到上述挑戰的某種組合的限制。例如，通過SCXRD?確定激子和藍色發射的mithrene，AgSeC6H5的結構，但剩余的和光學發散的銀苯硫酚酸鹽（AgEC6H5, E = S, Te）尚未通過精修或微電子衍射進行表征。無機-有機雜化材料由于其簡單的合成路線和可定制的特性，在新報道的結構中占了很大的份比例。這種擴散導致了表征瓶頸：許多雜化材料是專性微晶，具有低對稱性和嚴重的輻射敏感性，干擾了單晶X射線衍射和電子微衍射的標準技術。

今日，美國康涅狄格大學J. Nathan Hohman聯合美國勞倫斯伯克利國家實驗室Nicholas K. Sauter和 Aaron S. Brewster（共同通訊作者）展示了用于測定微晶體材料晶體結構的小分子系列飛秒X射線晶體學（smSFX），提出了一種從XFEL數據合成高分辨率粉末衍射圖案的技術，然后通過為粉末衍射開發的SVD指數算法的自定義適應生成單元格候選者。具體來說，作者對微晶懸浮液進行X射線自由電子激光輻射，并獲得數千個隨機取向的衍射圖譜。通過將點發現結果聚合成高分辨率粉末衍射圖來確定晶胞。同時，通過圖論方法索引稀疏序列模式后，可以使用單晶衍射數據的標準工具來求解和改進生成的數據集，描述了mithrene（AgSePh）、thiorene（AgSPh）和tethrene（AgTePh）的從頭計算結構溶液，后兩種是以前未知的結構。在AgTePh中，確定了銀-銀鍵合網絡的幾何變化，這與其不同的光電特性有關，證明smSFX可以作為一種通用技術，用于在接近環境溫度和壓力下確定光束敏感微晶材料的結構。

相關研究成果以“Chemical crystallography by serial femtosecond X-ray diffraction”為題發表在Nature上。