Teoretisk og praktisk røntgenstrukturregel av einkrystallar

Målet med emnet er å gi en innføring i teoretisk og praktisk strukturbestemmelse ved hjelp av røntgendiffraksjon. Faste materialer har stor betydning for en lang rekke anvendelsesområder som dekker hele bredden av kjemisk vitenskap. Eksempler på aktiv forskning ved Kjemisk Institutt inkluderer farmasøytisk aktive forbindelser, koordinasjonsforbindelser, homogene metallorganiske katalysatorer, uorganiske og uorganisk-organiske hybridmaterialer for katalyse og sorpsjonsprosesser.

Den viktigste innledende karakteriseringen etter syntese av en ny forbindelse er forsøket på å skaffe informasjon om materialets struktur på atomnivå. Faste materialer deles inn i to grupper, krystallinske og amorfe. Krystallinske stoffer har et periodisk og regelmessig arrangement av atomer. Strukturen kan bestemmes ut fra diffraksjonsdata, enten på enkeltkrystaller eller mikrokrystallinsk pulver. Når det gjelder store enkeltkrystaller, er bestemmelse av krystallstruktur ofte en rask og rutinemessig prosess.

Hovedformålet med dette kurset er å gi deltakerne nødvendig teoretisk og praktisk bakgrunnskunnskap og praktisk erfaring for å kunne bestemme krystallstrukturen fra røntgendiffraksjonsdata fra enkeltkrystaller og for å kunne presentere denne kunnskapen i vitenskapelig formidling. For å oppnå dette målet består kurset av tre deler:

1. Teori

Den nødvendige teoretiske bakgrunnen om krystallstrukturer, røntgendiffraksjon og prosessen med strukturbestemmelse ved hjelp av diffraksjonsbaserte teknikker undervises i et blokk-kurs.

2. Øvelser

Deltakerne vil få en demonstrasjon av hvordan røntgendiffraksjonseksperimenter med enkeltkrystaller utføres i praksis. Deltakerne vil få opplæring i programvare som brukes til strukturbestemmelse og presentasjon av resultater. Introduksjon til programvaren vil være en del av blokk-kurset, og deltakerne vil øve på en fullstendig strukturbestemmelse ved hjelp av et gitt datasett på egen hånd. Det vil være et par felles økter for å presentere resultatene og ta opp spørsmål og problemer de måtte ha støtt på.

3. Eksamen som inkluderer utførelse av en faktisk krystallstrukturbestemmelse

Etter fullført kurs skal studenten ha følgende læringsutbytte definert i form av kunnskap, ferdigheter og generell kompetanse:

Kunnskap

Studenten er i stand til å

• Forklare prinsippene for røntgendiffraksjon og informasjonen som finnes i diffraksjonsmønstre.
• Forstå og beskrive strukturen til krystallinske materialer.
• Diskutere prinsippene og trinnene som er involvert i bestemmelse av enkeltkrystallstruktur.

Ferdigheter

Studenten er i stand til å

• Utføre (i prinsippet) enkeltkrystall røntgendiffraksjonseksperimenter.
• Bruke vanlig programvare for å analysere og presentere dataene som samles inn i et røntgendiffraksjonseksperiment.
• Velge riktig fremgangsmåte for strukturløsning og -forbedring (dvs. utføre en enkeltkrystallstrukturbestemmelse) og oppsummere dette skriftlig.
• Presentere krystallstrukturer i ord og figurer og identifisere og beskrive relevante strukturelle detaljer som bør vektlegges.
• Utarbeide figurer og tabeller for presentasjon av enkeltkrystallstrukturer.
• Lese og redigere elektroniske filer som kreves for elektronisk formidling (f.eks. innsending til databaser).
• Bruke Cambridge Structural Database for søk og sammenligning av forbindelser og strukturer.

Generell kompetanse

Studenten er i stand til å

• Formidle det sentrale innholdet i faget både skriftlig og muntlig og ved bruk av uttrykk som er karakteristiske for faget (f.eks. oppsummerende tekster om hvordan strukturbestemmelsen ble utført, strukturtegninger og tabeller).
• Samarbeide i grupper og utføre praktiske oppgaver (programvare).
• Tolke informasjon om strukturen til forbindelser og materialer.
• Skrive sammendrag av relevant informasjon.
• Identifisere og tilegne seg relevant kunnskap fra undervisningsmateriale gjennom forelesninger, gruppearbeid og på egen hånd.