Планирование исследования атомной структуры кристаллов. I. Оптимизация сбора данных на современных дифрактометрах

Показаны недостатки заданий-“стратегий” на съемку дифракционных экспериментов, которые создает программное обеспечение дифрактометров. Причиной этих недостатков является то, что традиционно используемая целевая функция решает ограниченную, локальную задачу, например получения наилучшего покрытия обратного пространства. Предложен подход, который реализует принципы статистической рандомизации эксперимента и позволяет достичь стратегической цели структурного анализа – получения модели, способной отразить тонкие детали атомного строения. Найдено сбалансированное по большинству факторов задание на съемку, которое за меньшее время приводит к получению экспериментальных данных более высокого качества, чем то, что дают традиционные задания. Использование кристалла-эталона, ранее измеренного десятки раз на дифрактометрах по всему миру, показало преимущество экспериментальных данных, получаемых новым способом. Повышение сбалансированности и точности данных дало максимальное улучшение значений критериев уточнения до R1/wR2 = 0.53/0.59% и Δρ = –0.47/+0.30 э/ų. В достижении стратегической цели исследования кристалла-эталона (подтверждение ангармонической модели параметров атомных смещений) можно было убедиться не только по “очищению” разностных синтезов Фурье электронной плотности, что порой визуально и субъективно, но и по статистически безупречному снижению R-факторов уточнения на 30–40 отн. %. Данные такого высокого качества нужны для исследования динамики структурных моделей при внешних воздействиях, для обнаружения и моделирования фазовых переходов, критических точек, био- и химической активности соединений, проверки расчетных методов структур.