Существует множество компьютерных программ для уточнения параметров элементарной ячейки. Одна из таких программ – PowderCell версии 2.4, разработанная в Федеральном Институте Исследования и Тестирования Материалов (Берлин) докторами Гертом Нольце и Вернером Краусом. Эта программа предназначена для работы с кристаллическими структурами и вычисления соответствующих рентгенограмм или нейтронограмм для поликристаллических образцов.

Критерием правильности созданной, или модифицируемой, модели кристалла является соответствие вычисленной дифрактограммы результатам экспериментального исследования. Отклонение экспериментальной дифрактограммы от теоретической – веская причина неприемлемости предлагаемой модели реальной структуры. Программа позволяет варьировать параметрами эксперимента, такими, как: используемое излучение, геометрия эксперимента, аномальная дисперсия, фиксированные или переменные щели, различные коррекции интенсивности, учет фона, дублетной структуры линии излучения и т.д.

Характеристики и возможности программы

С помощью PowderCell можно

· использовать различные форматы импорта структурных данных (ICSD, SHELX, POWDER CELL);

· показывать кристаллические структуры, используя более чем 740 различных установок типов пространственных групп;

· трансформировать различные установки от одного типа пространственной группы к другому для моноклинной, орторомбической и ромбоэдрической сингоний;

· генерировать все лауэвские классы и трансляционные подгруппы – превосходный инструмент для изучения фазовых переходов или других эффектов, описываемых как понижение степени симметрии;

· варьировать структуру внутри элементарной ячейки, используя вращение и трансляцию выбранных атомов или молекул;

· показывать соответствующие рентгеновские или нейтронные порошковые дифрактограммы одновременно;

· имитировать различные условия дифракции, например, длина волны излучения, расщепление дублета, геометрия эксперимента, переменные щели, предпочтительная ориентация, аномальное рассеяние, любые объемные или массовые фракции в смеси фаз и т.д.;

· выбирать различные функции свертки - различные профили дифракционных максимумов;

· сравнивать графически экспериментальные дифрактограммы с расчетными;

· экспортировать кристаллическую структуру и расчетную дифрактограмму в различных графических форматах (например, Windows Metafile, PostScript, POVRay);

· показывать взаимосвязь между манипуляцией со структурой (например, вращение молекулы – фрагмента) и соответствующей дифрактограммой;

· использовать clipboard, чтобы экспортировать графику и таблицы отражений в другие Windows программы;

· экспортировать дифрактограммы в различных файловых форматах (например, Siemens Diffrac AT: *.raw)[4].

Подробное описание работы с программой PowderCell содержится в приложении 1.

Следующей программой, используемой в этой работе, является Endeavour 1.2, Crystal Impact.

ENDEAVOUR - это программа, разработанная для решения структуры на основе порошковой дифрактограммы путем комбинирования глобальной оптимизации разности между расчетной и эмпирической порошковой дифрактограммы и потенциальной энергии системы.

Программа использует данные дифракции также в форме простого списка пиков (зависимость интегральной интенсивности от угла Брэгга, и также |F(hkl)|). Для обоих случаев знание параметров элементарной ячейки обязательно. Расчет структуры может выполняться в пространственной группе Р1 или в другой. В любом случае “Symmetry Finder” сможет определить высшую пространственную группу в результирующей структурной модели.

Если заданная пространственная группа - не P1, программа сможет менять размещение отдельных атомов в специальных позициях в процессе вычисления.

Программа не может проводить расчеты, опираясь только на эмпирические данные, поскольку, как уже говорилось, ей необходимы для вычислений параметры элементарной ячейки.

С помощью Endeavour, результирующая кристаллическая структура, а также промежуточные шаги структурного вычисления могут быть представлены с использованием функции Auto Build, что автоматически генерирует содержимое элементарной ячейки.

Подробный список функций и возможностей этой программы:

Расчет структуры:

· расчет структуры на основе данных о дифракции, полученных на стандартном дифрактометре или синхротроне (электроны или нейтроны). Необходимые данные: параметры ячейки, пики I(2θ), или данные импортированные непосредственно с дифрактометра, содержимое элементарной ячейки(композиция или структура молекулы плюс число формульных единиц).