FOX : résolution de structures cristallines sur poudre

Fox (Free Object for Xtallography) est un logiciel de résolution de structure cristalline à partir de diffractogrammes sur poudre basé sur la méthode Monte-Carlo dans l’espace direct. En plus d’une interface graphique agréable, il dispose d’un module d’indexation de maille re-implémentant la méthode Dicvol-04, d’une méthode d’affinement de profil de LeBail et d’un outil d’aide à la détermination des groupes d’espaces. Ce logiciel est adapté tant à la résolution de structures organiques qu’inorganiques. Une fois la structure déterminée, il est possible d’exporter la structure en CIF ou d’affiner par la méthode de Rietveld avec Fullprof.

Un gros point fort vient de sa flexibilité et de son adaptabilité à des problèmes divers dans le domaine de la cristallographie. Le programme est capable de «fusionner» automatiquement des objets/atomes qui se trouveraient sur des positions cristallographiques spéciales.
Il permet la résolution de structures à partir de plusieurs jeux de données (poudres, monocristal. ...) avec prise en compte des répulsions inter-atomiques (Anti-Bump) et des distances types anions-cations (théorie BondValence). Il offre une optimisation globale.

• Visualisation de structures cristallines 3D et de cartes de Fourier (utile pour l'enseignement).
• Recherche des pics (Peak-Picking) et indexation par la méthode de Dicvol-04.
• Affinement de LeBail.
• Aide à la détermination des groupes d'espaces.
• Reconstruction de molécules à partir d'un jeu d'atomes (import CIF).
• Exportation FullProf et structures CIF.

Importation :

• Structures cristallographiques CIF (crystallographic Information File).
• Modèles moléculaires au format Z-matrice FH (générés par OpenBabel).
• La plupart des formats de diffractogrammes poudre sont reconnus directement (XY, XYE, gsas, FullProf, Siemens CPI, CIF poudre, diffraction de neutrons ...).
• Les données monocristal sont à importer au format hkl.

Export :

• Fox utilise pour sa sauvegarde des fichiers XML (compressés) qui reprennent point pour point le contenu de l'interface graphique.
• Autres exportations: structure cristalline au format CIF, exportation vers FullProf (pcr+dat)

La résolution de structures cristallines à partir de diffractogrammes X de poudres est une alternative à la résolution sur monocristaux dans les cas où la croissance d'un monocristal n'est pas faisable (poudres microcristallines, phases métastables, ....).

En passant du monocristal à la poudre, l'intensité diffractée en 3D (espace hkl) est projetée en 1D, il y a donc souvent superposition des signaux. Cette facilité au niveau expérimental «se paye» par la difficulté à résoudre le problème. Habituellement la résolution des structures sur monocristal est faite dans l'espace réciproque alors que la résolution sur diffractogramme de poudre se fait plutôt dans l'espace direct, par des méthodes proches de la modélisation moléculaires.
La résolution se fait en trois étapes : indexation, recherche de solution et affinement ; seule une solution donnant un facteur d'accord Rwp en affinement de Rietveld de quelques pourcent ( 2 à 5 %) supérieure à l'affinement de LeBail (ou de Pawley), avec une structure chimiquement plausible (distance inter-atomiques, ...), permet d'affirmer que la solution proposée est la bonne. La résolution de structure sur poudre est une activité de longue haleine où les temps de travail se comptent plus souvent en semaines ou en mois qu'en heures ou jours.

Le programme ne fait pas d'affinement de Rietveld, il a une exportation FullProf à cet effet.
Bien que le programme soit convivial et flexible, il nécessite la connaissance de la cristallographie.