Universidad Nacional de Ingeniera Facultad de Ciencias

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• Universidad Nacional de IngenieríaFacultad de
  Ciencias
• Difracción de neutrones y sus aplicaciones
• Prof. Modesto Montoya
• 18 de junio 2008

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• Difracción de neutrones
• La difracción de neutrones es usada para medir
  las distancias interplanares que hay en un
  cristal, usando las propiedades de onda de los
  neutrones.
• De esas distancias se deduce la estructura
  cristalina de la materia, o la disposición de los
  átomos en estructuras cristalinas, minerales,
  biológicas u otras. Por ejemplo la estructura del
  ADN.
• Los cristales se encuentran en todos los dominios
  de la ciencia y la tecnología.

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• Ley de Bragg

                                               
                                                
                                                  
      
http//www.pha.jhu.edu/broholm/l30/node5.html
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• Ley de Bragg

physchem.ox.ac.uk
                                               
                             sin? n?/2a, n
1, 2, 3, ..                      
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• Según la ley de Bragg, los neutrones se desvían
  en un cristal en ángulos que dependen de la
  longitud de onda, la que está relacionada con su
  momento lineal de acuerdo a
• p h/?.
• De esta relación se tiene la energía del neutrón
• E p2/2m.

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• Monocromador de neutrones
• Dado que los neutrones se desvían en ángulos que
  dependen de ? y de la distancia interplanar (d,
  suponiendo que hay una sola) del cristal, para
  cada energía deseada se escoge un monocristal (d)
  y un ángulo determinado.
• Muestra a ser analizada
• El haz monocromado incide sobre la muestra, la
  que dispersará los neutrones de acuerdo a los
  valores de d entre los diversos planos del
  cristal.
• De esos diversos valores se deduce la estructura
  cristalina.

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• HRTEM image of mesoporous Fe2O3 with neutron
  diffraction patterns of bulk (top) and mesoporous
  forms (bottom) at 150K. The (111) reflection
  characterises different magnetic structures.

http//www.isis.rl.ac.uk/isis2006/review/nanoscale
science.html
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• The structure of a monolayer butane film on MgO
  (100) surface.

http//www.isis.rl.ac.uk/isis2006/review/nanoscale
science.html
9

• Confined water (blue) in a silica (red and
  yellow) pore. Water near the pore edge has
  reduced density, caused by the strong
  orientational surface interaction.

http//www.isis.rl.ac.uk/isis2006/review/nanoscale
science.html
10
The structure of K2Co(ox)2, showing the chain of
oxalate bridged Co(II) ions with trigonal
prismatic coordination.
Neutron powder diffraction of K2Co(ox)2 as the
sample is cooled through a magnetic phase
transition, showing the evolution of new purely
magnetic Bragg peaks.
www.chem.gla.ac.uk/staff/danielp/
11
Time-resolved electric-field neutron-diffraction
experiments in the microsecond range, John
Daniels and Trevor Finlayson (Monash U.), Andrew
Studer(ANSTO) and Mark Hagen(ORNL)
www.ansto.gov.au/.../2005_jan.html
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The neutron guide hall of the Cold Neutron
Research Facility of the Budapest Neutron Centre
with partial view of some neutron scattering
instruments, such as the small angle scattering
spectrometer, vertical surface reflectometer and
the instrument development test facility.
www.szfki.hu/nspectr/fields.html
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www.ill.eu/d1b/applications/
The D1B-CRG is a high intensity powder
diffractometer with an 80 PSD. It has always
been in very high demand for real time
experiments, and for very small samples because
of its high efficiency position sensitive
detector (PSD). Run as a CRG-A instrument by a
CNRS / CSIC team, it is available 50 of the time
for scheduled ILL experiments.
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• Dispersión inelástica de neutrones
• Se trata de medir los cambios de niveles de
  energía vibracional en los cristales.
• Eso permitirá calcular los potenciales en los que
  están atrapados los átomos en los cristales.
• Para ello se mide los cambios de energía de los
  neutrones que son dispersados por el cristal.
• Hay diversos tipos de espectrómetros de
  neutrones. El más común es el de triple eje.

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• Dispersión inelástica de neutrones
• Triple eje
• Con un cristal en un eje se logra un haz
  monocromático.
• En el segundo se coloca la muestra, en la que se
  dispersa el haz de neutrones.
• En el tercer eje se difractan los neutrones en
  ángulos de acuerdo a su energía.
• Se coloca detectores en esos ángulos para
  encontrar entonces el espectro de energía de los
  neutrones que llegan al detector.

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• Esquema de un experimento de dispersión
  inelástica de neutrones

solidstate.physics.sunysb.edu/.../node25.html
17

• Equipo de dispersión inelástica

http//www.scienceinschool.org/2006/issue1/defying
/
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Inelastic neutron scattering spectrum of coronene
taken on TOSCA. Coronene is a planar polycyclic
hydrocarbon used to model graphite planes in
studies of hydrogen spillover on carbon-supported
metal catalysts.
www.isis.rl.ac.uk/.../isisannualrepord.html
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• TOSCA is an indirect geometry spectrometer
  optimised for the examination of molecular
  vibrations in complex chemical systems. TOSCAs
  simple operation and similarity to the optical
  analogues of infra-red and Raman spectroscopy
  make it one of the most approachable instruments
  for first-time users. TOSCA science includes
  studies of catalysts, hydrogen bonded materials,
  polymeric model materials and complex organics
  such as drugs. There is currently a strong
  program of spectral interpretation using
  ab-initio calculations.

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• En el Perú se está finalizando la construcción de
  un difractómetro de polvo de dos ejes.
• Se ha experimentado con polvos de niquel y óxido
  de Ytrio.
• Se espera que los investigadores de todas las
  universidades participen en el uso de esa y otras
  facilidades del reactor nuclear RP-10

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• Gracias por su atención