Nano-Focusing X-Ray Laue Diffraction (2D n-XRD)
奈米X光勞厄繞射(2D n-XRD)站在材料表徵的前沿，揭示了奈米尺度材料的晶體學複雜性。 這種先進的分析技術利用聚焦的X射線束精確地研究樣品中的奈米尺度區域。 透過捕捉二維衍射圖案，2D n-XRD為研究人員提供了對晶體結構的詳細解釋，揭示了材料的相組成、應變分佈和方向映射，其空間分辨率水平是以前無法達到的。 2D n-XRD位於奈米科學、材料工程和凝聚態物理的交匯處，是揭示奈米材料獨特特性和行為的關鍵工具，為半導體技術、奈米電子學和新型奈米材料的客製化設計鋪平了道路。
隨著2D n-XRD不斷推動材料研究的界限，其應用領域不僅限於傳統領域，還有望在我們操控和工程化奈米尺度材料方面取得突破。 這種技術所提供的精確性在各個產業都具有巨大的潛力，為研究人員提供了一個強大的手段，以探索和利用奈米材料的性能，應用於各種應用領域。 憑藉其能夠提供具有奈米尺度分辨率的詳細結構資訊的能力，2D n-XRD注定將在塑造材料科學和奈米技術的未來中發揮重要作用。
太陽能電池
本研究深入探討了在不同沉積溫度下旋塗的CH3NH3PbI3（MAPI）鈣鈦礦薄膜的結構分析，採用掃描奈米焦點X射線衍射（nXRD）技術進行了細緻的研究。 值得注意的發現顯示，在不同處理溫度（冷、中、熱）下，樣品之間的散射模式保持一致，如圖1所示。 透過對從平均衍射圖中提取的方位積分線剖面進行細緻的分析，一個關鍵觀察結果浮出水面：在超過54–57°C的溫度下，(002)和(110)反射融合成單一峰， 顯示從四方晶體向立方相的轉變。 此外，晶格參數評估與先前的研究一致，確認了在研究範圍內的溫度光譜下β相MAPI晶體的持久性。 這些發現強調了鈣鈦礦薄膜晶體結構的穩健性，儘管處理溫度不同，為優化基於鈣鈦礦的光伏裝置提供了寶貴的見解。
參考文獻:
Lilliu, S., Dane, T.G., Alsari, M., Griffin, J., Barrows, A.T., Dahlem, M.S., Friend, R.H., Lidzey, D.G. and Macdonald, J.E. (2016), Mapping Morphological and Structural Properties of Lead Halide Perovskites by Scanning Nanofocus XRD. Adv. Funct. Mater., 26: 8221-8230.
https://doi.org/10.1002/adfm.201603446
鋼鐵腐蝕研究
在這項研究中，設計了一個化學電池來分析在鐵桿附近引入氯化溶液時腐蝕過程中形成的物相。 實驗開始一小時後（圖2），鐵桿附近的主要物質是氯化綠銹，偶爾出現的斑點是赤鐵礦。 經過4個小時，類似的觀察仍然存在，各物質的強度增加，並且氯化綠銹區域擴展。 到了8小時，赤鐵礦在鐵桿附近局部形成，並且兩種物質變得更加濃縮。 鐵桿遠處開始出現赤鐵礦。 有趣的是，在實驗過程中，赤鐵礦主導的區域在鐵桿表面發生了移動，可能是由於黏合劑剝離。 20小時後，綠銹減少，而赤鐵礦仍存在於金屬附近，而赤鐵礦則出現在較遠處。 32小時後，綠銹完全消失，系統穩定下來。 隨後的地圖顯示，赤鐵礦存在於距離鐵桿0.6到1.6毫米的位置，顯示氯化綠鏽，赤鐵礦和赤鐵礦在距離金屬/黏合劑界面不同距離共存。
參考文獻:
S. Grousset, F. Kergourlay, D. Neff, E. Foy, J.-L. Gallias, S. Reguer, P. Dillmann and A. Noumowé, J. Anal. At. Spectrom., 2015, 30, 721.
https://doi.org/10.1039/C4JA00370E
土壤結殼研究
從2D-µXRD地圖獲得的初步微觀形態學見解涉及使用hk帶和石英強度來繪製黏土礦物。 圖3a顯示了黏土相的空間分佈存在顯著的異質性，與順序沉積事件一致。 透過掃描電子顯微鏡分析確定的沉積物層底部存在一層薄的黏土微層，在2D-µXRD地圖上透過增加的Ihk值得到了確認（圖3a和3c中的1區和2區之間的黏土微層 A）。 結構性地殼和沈積性地殼之間的界線，即薄黏土層所在的位置，也透過樹脂圖上的明顯對比顯示出來（圖3d）。 值得注意的是，儘管Ihk圖確認了3區中微聚集物的富含黏土的組成（黏土微層C；圖3c），但該方法也確定了另外兩個薄黏土微層（黏土微層B 和D；圖3c），這些在掃描電子顯微鏡分析中無法分辨。
參考文獻:
Vincent Geoffroy, Baptiste Dazas, Eric Ferrage, Felisa Berenguer, Céline Boissard, Laurent J. Michot, Folkert van Oort, Emmanuel Tertre, Fabien Hubert, Soil crusting: New insight from synchrotron 2D micro X-ray diffraction mapping of clay-particle orientation and mineralogy, Geoderma, 428, 2022, 116096.
https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.116096.
多晶金屬
在拉伸負荷下，晶格取向和應力的演變得到了研究。 圖4(a)和4(b)分別描述了塑性應變為2.4%之前和之後的取向圖。 儘管發生了變形，但由於施加了適度的塑性應變，晶粒結構仍然可識別，並且晶格取向相似。 然而，隨著變形，沒被分類的圖案數量略有增加，歸因於勞厄斑點的加寬和分裂。 圖4(c)和4(d)顯示了變形前後的施密特因子圖，分別表示了有利的滑移取向和較硬晶粒。 在變形後，施密特因子較低的晶粒顯示出較低的擬合誤差，顯示勞厄斑點的擴散和分裂較少。 變形前後的軸向應力分量（x-方向）地圖（圖4(e)和4(f)）顯示出應力值隨變形而顯著增加。 施密特因子較低的晶粒顯示出較高的應力，與簡單的施密特模型相矛盾。 這表明，多晶體中多個晶粒之間的載荷分配不能完全由施密特模型單獨解釋。
參考文獻:
Hofmann, F., Song, X., Abbey, B., Jun, T.-S. & Korsunsky, A. M. (2012). High-energy transmission Laue micro-beam X-ray diffraction: a probe for intra-granular lattice orientation and elastic strain in thicker samples. J. Synchrotron Rad. 19, 307-318.
https://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?s0909049512003044