La funzione di Debye per la modellizzazione dello scattering di raggi X da NanoCristalli

The Debye scattering function, developed in 1915 and refined in 1930 by Peter Debye, remains one of the most accurate tools for describing the X-ray scattering signal from any material. Despite this, its high computational cost has long limited its practical application. Only recently, thanks to advances in computing resources and the introduction of intelligent algorithms, has it been possible to efficiently implement the Debye function for the analysis of complex materials, such as nanocrystals. This presentation aims to illustrate the historical and mathematical derivation of the Debye function, discuss its advantages and limitations, and demonstrate how the Debussy software overcomes the computational difficulty by providing highly accurate modeling of experimental data. An application case will be presented regarding the determination of the structure and microstructure of a population of anatase-phase titanium dioxide nanocrystals.

La funzione di scattering di Debye, sviluppata nel 1915 e perfezionata nel 1930 da Peter Debye, rappresenta tutt’oggi uno degli strumenti più accurati per descrivere il segnale di scattering di raggi X da qualsiasi materiale. Nonostante ciò, l’elevato costo computazionale ne ha a lungo limitato l’applicazione pratica. Solo recentemente, grazie evoluzione nelle risorse di calcolo e all’introduzione di algoritmi intelligenti, è stato possibile implementare in modo efficiente la funzione di Debye per l’analisi di materiali complessi, come i nanocristalli. Questa presentazione si propone di illustrare la derivazione storica e matematica della funzione di Debye, discutendone vantaggi e limitazioni, e di mostrare come il software Debussy consenta di superare la difficoltà computazionale fornendo una modellizzazione dei dati sperimentali molto accurata. Verrà presentato un caso applicativo riguardante la determinazione della struttura e della microstruttura di una popolazione di nanocristalli di biossido di titanio in fase anatasio.