Použití infračervené a Ramanovy spektroskopie pro upřesnění krystalových struktur

 

Pomocí faktor-grupové analýzy krystalové struktury je možné určit výběrová pravidla pro aktivaci fononů v infračervených a Ramanových spektrech.[1] Obecně platí, že v materiálech s krystalovým centrem symetrie jsou infračerveně aktivní fonony ramanovsky neaktivní a naopak. Toto názorně předvedeme na některých materiálech s perovskitovou krystalovou strukturou jako jsou SrTiO₃, PbTiO₃ a BiFeO₃. Naopak v materiálech s narušeným centrem symetrie jsou infračerveně aktivní fonony též ramanovsky aktivní. Tohoto faktu se výhodně využívá při studiu strukturních a feroelektrických fázových přechodů. Feroelektrické materiály totiž nemají centrum symetrie a kombinace obou spektroskopií tak umožňuje ověřit tento fakt mnohem citlivěji než difrakční metody, protože ty nejsou dost citlivé na rozlišení centrovaných a necentrovaných krystalových struktur. V infračervených spektrech se také výhodně rozliší strukturní fázové přechody s násobením primitivní buňky – bude demonstrováno na antiferoelektrickém PbZrO₃ s osminásobením primitivní buňky.

[1] D. L. Rousseau, B. R.P., and S. P. S. Porto, Normal mode determination in crystals. J. Raman Spectr. 10, 253 (1981).