Opprinnelig ble et elektron betraktet som en partikkel. Men Joseph Davisson and George Paget Thomson påviste  tidlig på 1920-tallet at elektronene spres som en bølge. For den oppdagelsen ble de tildelt Nobelprisen i fysikk i 1937. Da var allerede flere i gang med å bygge utstyr for elektrondiffraksjon. En av de første var Peter Debye.

Professor Odd Hassel ved Kjemisk institutt ved Universitetet i Oslo ble tidlig interessert  i metoden. Han prøvde å kjøpe kommersielt utstyr for elektrondiffraksjon, men fant at det var for dårlig. Han bestemte seg derfor på slutten av 1930-tallet å få det bygget ved instituttet i samarbeid med fysikere ved Universitetet i Oslo. Han hadde da arbeidet fra 1929 til 1936 med røntgendiffraksjon ved Mineralogisk institutt på Tøyen i professor Victor Moritz Goldschmidts laboratorier og sett hva det var mulig å få til på universitet. I 1936 ble han utnevt til professor i fysikalsk kjemi og flyttet inn i en egen etasje i den nye Fysikk-kjemibygningen på Blindern. Nå hadde han tyngde til å virkelig bygge opp sin egen forskningsgruppe.

Elektrondiffraksjon ligner røntgendiffraksjon. Eksperimentene må imidlertid utføres i vakuum. Energien på elektronene varierer fra ca. 40 eV (elektronvolt) til over 100 000 eV. Det svarer til bølgelengder på 200 pm til 3 pm. Elektronene registreres med en geigerteller eller scintillasjonsteller, og  ved høye energier, fotografiske film. Til utstyret som ble bygget i Oslo ble brukt fotografisk film.

En tynn gasstråle av det stoffet man vil bestemme strukturen av, blir sendt inn i et evakuert kammer hvor den treffes av en elektronstråle. Spredningsbildet som fremkommer blir registrert på en fotografisk plate. Hassels student og medarbeider Christen Finbak, konstruerte en rotor som gjør at en større del av platen gir brukbare data. Fra spredningsbildet kan man beregne en kurve med topper som gir avstanden mellom atomene i molekylet som studeres. Fra disse avstandene kan man konstruere strukturen av molekylet om det ikke inneholder for mange atomer. Beregningen kalles en fourriertransformasjon (FFT) og var tidkrevende til å begynne med. En av Hassels tidlige studenter var Henry Viervoll. Han var sentral i å få bygget Nusse, den første digitale datamaskinen i Norge. Den forenklet det manuelle arbeidet betraktelig.

Metoden ble i årene fra 1939 utviklet både instrumentelt og teoretisk i Oslo. Gruppen samarbeidet tett med en gruppe i Trondheim fra midt på 1950-tallet (se Marit Trætteberg) og senere med andre grupper i verden fra Sovjetunionen, Japan og USA.

Resultatene som ble oppnådd med elektrondiffraksjon i gasser var sentrale i Odd Hassels arbeider som førte til at han ble tildelt Nobelprisen i kjemi i 1969. Han, og hans medarbeidere som Otto Bastiansen, påviste at flere konformere av et molekyl kan være til stede samtidig i gassen (se konformasjon). 

Av forskerne som arbeidet i elektrondiffraksjonsgruppen i de senere år, og studerte annet enn sykloheksanderivater, kan nevnes Arne Haaland

Elektrondiffraksjon av gasser var begrenset til molekyler som besto av relativt få atomer og benyttes ikke lenger i Norge snart femti år etter at Hassel fikk Nobelprisen.

Da elektronene bremses hurtig i stoffet må stoffet foreligge som tynne preparater.  Ved lave elektronenergiene kan man undersøke sjikt på kun 2–3 atomlag, mens man ved høye energier kan undersøke lag på opptil 100 nm. Størst interesse har undersøkelser ved høye energier, hvor man enten bruker egne diffraksjonskameraer eller elektronmikroskoper. Man kan her studere krystallstrukturdefektergrenseflater og endringer som følge av korrosjon. Elektrondiffraksjon er derfor et sentralt hjelpemiddel innen materialvitenskap og faststoff-fysikk. En norsk forsker som har gjort en stor innsats på dette feltet er professor Jon Gjønnes.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.