Crystal structure analysis - MC240P15

• Title: Krystalová strukturní analýza
• Czech title: Krystalová strukturní analýza
• Guaranteed by: Department of Inorganic Chemistry (31-240)
• Faculty: Faculty of Science
• Actual: from 2019 to 2023
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Examination process: winter s.:
• Hours per week, examination: winter s.:2/1, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Additional information: http://dl2.cuni.cz/course/view.php?id=1231
• Note: enabled for web enrollment
• Guarantor: RNDr. Ivana Císařová, CSc.
• Teacher(s): RNDr. Ivana Císařová, CSc.
• Is co-requisite for: MC240C26, MC240C15

Annotation

English

Last update: RNDr. Ivana Císařová, CSc. (23.10.2019)

The aim of the course is to lay foundation in the key areas of X-Ray crystallography. The lectures with accompany seminaries are covering following areas on basic level: crystal symmetry, kinematic theory of diffraction, experimental techniques in powder and monocrystal diffraction, crystal structure solution of small molecules, qualitative and quantitative phase analysis, crystallographic databases, aperiodic crystals, selected physical properties of crystals.
This course is part of master's degree cycle.

Czech

Last update: RNDr. Ivana Císařová, CSc. (23.10.2019)

Náplní přednášky jsou základy rentgenové strukturní analýzy krystalů. Po jejím vyslechnutí by měl být posluchač schopen samostatně zpracovávat výsledky této metody a mít teoretické základy pro práci v oboru strukturní analýzy. Přednášky jsou doplněny cvičením a pokrývají následující témata: symetrie krystalů, kinematická teorie difrakce, experimentální techniky v práškové a monokrystalové difrakci, řešení krystalových struktur malých molekul, kvalitativní a kvantitativní fázová analýza, krystalografické databáze, aperiodické krystaly, vybrané fyzikální vlastnosti krystalů.

Literature

English

Last update: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (07.10.2013)

Giacolazzo et. al.: Fundamentals of crystallography, Oxford University Press.

Czech

Last update: RNDr. Ivana Císařová, CSc. (23.10.2019)

• V. Valvoda: Základy strukturní analýzy, Univerzita Karlova, Praha, 1992
• J. Loub: Krystalová struktura, symetrie a rentgenová difrakce
• Giacolazzo et. al.: Fundamentals of crystallography, Oxford University Press.

Requirements to the exam

English

Last update: RNDr. Ivana Císařová, CSc. (22.02.2024)

The examination is combined, divided into two parts. Written test and oral exam. In the written test is required 90% of correct answers.
The oral exam consists of five questions covering whole scope of lecture.

Czech

Last update: RNDr. Ivana Císařová, CSc. (22.02.2024)

V případě omezení standardní přímé výuky, bude přednáška probíhat prostřednictvím GoogleMeet. Kromě toho budou studentům k dispozici studijní materiály na Moodle stránkách předmětu. Zkouška z předmětu pak proběhne presenčně při dodržení v té době platných hygienických předpisů.

Seminář bude probíhat opět prostřednictvím GoogleMeet, podlady pro úlohy řešené v semináři budou rozeslány jednotlivým studentům e-mailem.

Zkouška je kombinovaná a sestává se  ze dvou částí: písemné a ústní. Pro udělení zkoušky musí být v písemné části získáno alespoň 90% možných bodů.
Ústní část spočívá v odpovědích na pět otázek, pokrývajících celé přednášené téma.

Syllabus

English

Last update: RNDr. Ivana Císařová, CSc. (23.10.2019)

1. Symmetry
   symmetry operation, elements; point group, lattices, crystal systems, space group, basic crystallographic computing, International Tables of Crystallography A.
2. Reciprocal lattice
3. Sources of radiation for structural analysis, monochromatization, detectors
4. Interaction of X-ray with matter: fluorescence, emission, scattering.
5. Geometrical condition of diffraction: Bragg's law, Laue conditions, Ewald construction
6. Basic experimental method's: Laue method, Weissenberg camera, precession camera, Debye-Scherrer camera, diffractometers,
7. Kinematic theory of diffraction: Thomson scattering, scattering by atom, scattering by unit cell, diffraction on small crystal, LP-factor, temperature factor.
8. Structure factor, symmetry in reciprocal space, Fourier methods

9. Solution and refinement of crystal structure

   1. solution of phase problem: heavy atom method, isomorphous replacement method, anomalous scattering; direct methods
   2. completing and refining structure: difference Fourier method, refinement in direct and reciprocal space.
10. Basic of dynamical diffraction theory
11. Structure of polycrystalline materials: qualitative and quantitative phase analysis
12. Crystallographic databases: CSD, ICSD, PDF.
13. Introduction to proteins crystallography
14. Aperiodic crystals.
15. Selected physical properties of crystal.

Czech

Last update: doc. RNDr. Vojtěch Kubíček, Ph.D. (28.01.2019)

Přednáška je určena pro studenty magisterského studia.

1. Symetrie: operace symetrie, prvky symetrie, grupy bodové a prostorové, translační grupa, mříž, buňky, krystalové soustavy, ideální krystal, symboly bodových a prostorových grup, soustava souřadnic, transformace base a souřadnic, operátory symetrie a jejich maticová representace, metrický tensor, Mezinárodní krystalografické tabulky.
2. Útvary definované v mříži: roviny, směry; mezirovinné vzdálenosti, reciproká mříž.
3. Zdroje a typy záření ve strukturní analyse, monochromatizace, registrace záření.
4. Interakce RTG s hmotou, fluorescence, emise, rozptyl.
5. Geometrické podmínky difrakce, Laueho rovnice, Braggova rovnice, Ewaldova konstrukce.
6. Základní difrakční experimenty:
   monokrystalické metody: Laueho, Weissenbergova, precesní, polykrystalické metody: Debye-Scherrerova, difraktometry; indexování polykrystalických snímků.
7. Kinematická teorie difrakce: rozptyl na elektronu, atomu, atomový faktor, strukturní faktor, rozptyl na malém krystalu, interferenční funkce, integrální intensita, korekce: LP-faktor, absorpce, extinkce, teplotní pohyb.
8. Vlastnosti strukturního faktoru, vztah mezi elektronovou hustotou a strukturním faktorem, symetrie difrakčního obrazu, Fourierské metody.
9. Stanovení krystalové struktury,
   
   1. řešení fázového problému, metoda těžkého atomu, izomorfní záměny, anomálního rozptylu, přímé metody
   2. mapy elektronové hustoty, diferenční Fourierská syntéza
   3. upřesňování strukturních parametr v reálném prostoru, v reciprokém prostoru, metoda nejmenších čtverců
10. Dynamická teorie difrakce, mozaikový krystal, dokonalý krystal, totální odraz, intensita difrakce, stojaté vlny, anomální absorpce, poruchy na téměř dokonalých krystalech, topograficke metody.
11. Struktura polykrystalických vzorků: indexace, Rietveldova metoda, velikost částic, textura, kvalitativní, kvantitativní analysa.
12. Krystalografické database: CSD, ICSD, PDF.
13. Krystalové struktury bílkovin.
14. Aperiodické krystaly: modulované, kompositní, kvazikrystaly.
15. Obsah publikací o krystalové struktuře malých molekul.
16. Fyzikální vlastnosti krystalů; poruchy.
17. Využití krystalografických databází.

Entry requirements

Last update: RNDr. Ivana Císařová, CSc. (23.10.2019)

Pro porozumnění přednášce jsou nutné znalosti z matematiky a fyziky na úrovni základních kurzu těchto předmětů v rámci bakalářského studia. např : MS710P52-55.