Folyadékok és amorf anyagok szerkezetvizsgálata diffrakcióval és számítógépes modellezéssel = Structural investigations of liquids and amorphous solids by diffraction and computer modelling

摘要

Folyadékok és amorf anyagok atomi szintű szerkezetét határoztuk meg neutron- és röntgendiffrakciós, valamint röntgen-abszorpciós (EXAFS) kísérletekkel. A Reverse Monte Carlo (RMC) számítógépes modellezési eljárás segítségével olyan 3 dimenziós, több ezer atomot tartalmazó szerkezeteket generáltunk, amelyek teljes mértékben (azaz a kísérleti hibán belül) konzisztensek voltak a felsorolt kísérleti adatok mindegyikével. A vázolt procedúra-sorozat ('protokoll') több, egymástól néha meglehetősen eltérő folyadék és amorf anyag szerkezetének megértését tette lehetővé a korábbiakban elképzelhetetlen részletességgel és bizonyossággal. E rövid összefoglalóba csak néhány példa említése fér: tetraéder alakú molekulákból álló folyadékokban (pl. szén-tetraklorid) a molekulák orientációs korrelációit tisztáztuk; vizes elektrolitoldatokban rögzítettük a diffrakciós adatok által megengedett koordinációs számokat és a hidrátszférákat jellemző szög-korrelációkat; a DVD-technológia alapjául szolgáló germánium-antimon-tellúr amorf ötvözet szerkezetét elsőként sikerült részletekbe menően tisztázni. A támogatott kutatómunka több mint 40, referált nemzetközi folyóiratban megjelent közleményt eredményezett, amelyek összesített impakt faktora meghaladja a 90-et (azaz 1 impakt-faktor pont 'egységára' kb. 150 eFt volt). | The atomic level structure of liquids and amorphous materials have been determined by neutron and X-ray diffraction, as well as X-ray absorption (EXAFS) experiments. By means of the Reverse Monte Carlo (RMC) computer modelling teachnique, 3 dimensional structures (containing thousands of particles) have been generated that were fully consistent (within experimental errors) with all of the aformentioned experimental data. The series of procedures ('protocol') outlined above made it possible to understand the structure of various (sometimes, rather different) liquids and amorphous materials at an unprecedented level and certainty. Only a few representative examples can be mentioned in such a short summary: we were able to clarify correlations between molecular orientations in liquids containing tethedral molecules (such as carbon tatrachloride); for some aqueous elctrolyte solutions, we have determined the range of coordinations numbers and angular corrrelations that are allowed by diffraction data; the structure of germanium-antimony-tellurium amorphous alloy that forms tha basis of DVD technology could be determined to fine details. The reserach supported by the present OTKA grant resulted in more than 40 publications in referred international scientific journals, with a cumulative impact factor that exceeds 90 (that is, the 'unit price' of 1 impact factor point was about 150 kHUF).