Beugungsuntersuchungen mit Synchrotron‐Röntgen‐ und Neutronenstrahlen in der Festkörperchemie

Neutronenbeugungsuntersuchungen, insbesondere an Pulvern, sind sehr wichtig in der Fest‐körperstrukturchemie, da sie die präzise Lokalisierung von leichten Atomen, speziell von Wasserstoffatomen, sowie die Unterscheidung von im Periodensystem benachbarten Elementen ermöglichen, was bei Untersuchungen mit Röntgenstrahlung nur schwer möglich ist. Für die Bestimmung magnetischer Strukturen sind Neutronenbeugungsexperimente ebenfalls unerläßlich. Die Verfügbarkeit von intensiven Synchrotron‐Röntgenstrahlungsquellen eröffnet Strukturchemikern darüber hinaus neue Möglichkeiten, denn Untersuchungen mit dieser Strahlung liefern oft die Informationen, die mit den „traditionellen” Stärken der Neutronen‐beugungsmethoden nicht zu erhalten sind. Die Schlüsseleigenschaften der Synchrotronstrahlung im Hinblick auf Strukturuntersuchungen sind die Durchstimmbarkeit der Wellenlänge, die Resonanzbeugungsexperimente zugänglich macht, sowie die hohe Leuchtstärke und exzellente vertikale Kollimation der Strahlung, die die Konstruktion von Diffraktometern mit beispielloser Orts‐ und Winkelauflösung ermöglicht. Folgende Typen von Experimenten mit Synchrotron‐Röntgenstrahlung werden mittlerweile durchgeführt: 1) ab‐initio‐Strukturbestimmungen aus Pulverdaten; 2) Experimente zur Unterscheidung von verschiedenen Valenzzuständen eines Elements (Valenzkontrastexperimente), denen die Empfindlichkeit der Absorptionskante auf die Oxidationsstufe des betreffenden Elements zugrunde liegt; 3) Experimente zur Unterscheidung von im Periodensystem benachbarten Elementen, was mit Synchrotronstrahlung nun für alle auf Chrom folgenden Elemente möglich ist; 4) lagenselektive Röntgenabsorptionsspektroskopie; 5) Untersuchungen zur Kationen‐Verteilung in Verbindungen, in denen mehr als ein Element eine kristallographische Lage, gegebenenfalls nur teilweise, besetzt. (Diese Informationen sind in der Zeolithchemie und bei Hochtemperatur‐Supraleitern von Interesse.) 6) Die Strukturbestimmung an Mikrokristallen; 7) in‐situ‐ und schnelle, zeitaufgelöste Beugungsuntersuchungen. Die vorliegende übersicht versucht die Bedeutung von Röntgen‐ und Neutronenbeugungsmethoden in der modernen Festkörperchemie zu zeigen und diskutiert einige jüngere Untersuchungen, bei denen Neutronenstrahlen oder Synchrotron‐Röntgenstrahlen erfolgreich eingesetzt wurden.