Ask a un Experto: El método Rietveld

Hace aproximadamente 55 años, el investigador holandés Hugo Rietveld presentó un nuevo enfoque para el refinamiento de estructuras a partir de datos de difracción de polvo en el séptimo Congreso de la Unión Internacional de Cristalografía (IUCr) en Moscú en 1966. El artículo, titulado ‘Perfiles de línea de picos de difracción de polvo de neutrones para refinamiento estructural’, fue publicado en Acta Cryst. en 1967.

Rietveld trabajó originalmente con datos de difracción de neutrones obtenidos del reactor de investigación en Petten, Países Bajos. Su método fue generalmente aceptado solo hasta 1977, cuando también se aplicó a datos de difracción de rayos X. Ese año, la Comisión de Difracción de Polvo de la IUCr nombró el método en honor al autor de la primera publicación. Pasaron otros diez años antes de que la gente se diera cuenta de que el método también se puede utilizar para el análisis cuantitativo de fases, lo que llevó a un gran aumento de popularidad.

En el método Rietveld, se considera todo el patrón de difracción, no solo las intensidades de los picos de difracción. Al comparar los patrones de difracción medidos y calculados, se puede refinar un modelo de estructura cristalina y cuantificar la composición de una muestra. Hoy en día, los refinamientos de Rietveld (y métodos derivados) se aplican ampliamente para la cuantificación rutinaria de materiales cristalinos en ciencia y control de producción (por ejemplo, para la fabricación de cemento o acero), así como para el análisis de estructuras cristalinas.

Las principales ventajas del método Rietveld

Algunas de las principales ventajas del método Rietveld son:

• Las diferencias entre el estándar experimental y la sustancia desconocida se minimizan, lo cual es importante para la cuantificación de muestras mineralógicas con alta variabilidad.
• Se refinan los parámetros de red de las fases individuales y los perfiles de reflexión.
• Se mejora la precisión del análisis cuantitativo de fases ya que se incluye todo el difractograma y no solo una o pocas reflexiones en la evaluación.
• Se incluye la determinación de cantidades amorfas.
• Se calculan los tamaños de cristalitos.
• Se calcula la composición química. Una comparación con el análisis de fluorescencia de rayos X de la muestra puede confirmar la fiabilidad de ambos resultados.
• Funciona bien cuando se implementa en procesos rutinarios, por ejemplo, para el control de producción en plantas de cemento.
• Se pueden lograr errores de cuantificación de menos del 1 %.

Las bases de datos de estructuras actualmente disponibles incorporan la mayoría de las fases comunes y se pueden ampliar fácilmente con datos de estructuras determinados experimentalmente, proporcionados, por ejemplo, como archivos CIF o hkl.¹

Pregunta a un experto

El 30 de marzo realizaremos el segundo en una serie de webinars ¡Pregunta a un experto!. Durante este webinar, nos centraremos completamente en la difracción de polvo con refinamiento Rietveld. ¿Necesitas nuevas formas de replantearte los desafíos del análisis de materiales, quieres agudizar tus habilidades analíticas, o descubrir qué información más valiosa puede aportarte este método? Este webinar es perfecto.

‘Pregunta a un experto’ es para estudiantes, investigadores o profesores que quieran perfeccionar su método analítico, profundizar su conocimiento, o tal vez comenzar una nueva investigación y quieran saber qué puede ayudar a mejorar sus datos. Después de todo, la ciencia avanza más rápido cuando compartimos lo que sabemos. 

Nuestro objetivo es proporcionar una cobertura básica y consejos sobre la práctica de recolección de datos y responder preguntas comunes sobre el refinamiento Rietveld. Puedes enviar tus preguntas y/o datos antes del webinar enviando un correo electrónico a askanexpert@malvernpanalytical.com o usando el hashtag #MPexpert en Twitter. Trataremos una selección de las preguntas recibidas durante el webinar en vivo. En otras palabras, ¡esta es la manera definitiva de mejorar tu análisis cuantitativo de fases!

Referencias

1. Emrich, M., Opper, D., XRD for the analyst – Getting acquainted with the principles, Malvern Panalytical 2018, P. 67-68.