Методы исследования структуры минералов

Для идентификации минералов часто бывает необходимо установить их структуру, т. е. пространственное расположение атомов в элементарной ячейке. Главные из этих методов основаны на дифракции рентгеновских лучей и других видов излучений, которая вызывается плоскостями атомов, входящих в структуру минерала. Детально определить строение кристаллической структуры минерала по полученной дифракционной картине достаточно трудно, но эту картину можно использовать для целей идентификации. Важное место в определении структуры является установление ее симметрии, для чего используется дифракционная картина, а не морфология кристалла. Методы дифракции рентгеновских лучей используются довольно широко, поэтому мы рассмотрим их более детально, а затем рассмотрим дифракцию нейтронов и электронов.

В 1912 г. Фридрих, Книппинг и фон Лауэ установили, что, проходя через кристалл, рентгеновские лучи рассеиваются, и с этого момента начался мощный прогресс в науке XX в. Почти сразу же У. Л. Брэгг показал, что рассеянные лучи можно рассматривать как результат отражения от плоскостей атомов, входящих в кристаллическую структуру. Он также продемонстрировал, каким образом по дифракционной картине можно определить пространственное расположение атомов на этих плоскостях и, следовательно, в кристаллической структуре. За последние 90 лет были детально изучены структуры почти всех минералов, а также большого числа неорганических, органических и биологически важных соединений. За эти исследования, выполненные на уровне открытий, в 1914 г. Лауэ была присуждена Нобелевская премия по физике, а У. Л. Брэгг и его отец У. Г. Брэгг получили такую же награду в 1915 г. Не менее 14 Нобелевских премий было присуждено за открытия, сделанные с использованием рентгеновского структурного анализа кристаллов и тесно связанных с ним методов, что свидетельствует большом значении их для современной науки.