» » » Рентгеновская кристаллография


Рентгеновская кристаллография является важной вехой в структурном изучении ряда атомов и молекул, которые могут быть представлены в кристаллической форме. Эта методика была разработана Уильямом Брэггсом 1912 году, который воспользовался открытием рентгеновской дифракции в том же году.

Расположение атомов или молекул в значительной степени отвечает за свойства молекул, поэтому эта область исследований настолько полезна. Понимание этих отношений стимулирует производство новых молекул и материалов, которые имеют индивидуальные физические и химические свойства, такие как новые ферментные кофакторы, основанные на визуализации существующих.

Многие области науки, такие как химия, геология, биология и материаловедение, зависят от этой техники для более глубокого понимания предмета, будь то живая клетка, жидкий кристалл, квазикристалл или керамика. Опять же, возможность визуализации молекул, которые являются взаимозависимыми для их функций, сегодня является важной частью научных исследований.

Эти данные могут помочь ученым производить лекарства или живые частицы, которые могут быть приспособлены к вирусам или живым клеткам, чтобы получить желаемые эффекты, просто сконструировавшись таким образом, чтобы они соответствовали молекуле лиганда.

Принцип прост и основан на том, что при пропускании рентгеновских лучей через кристалл возникает специфическая дифракционная картина. Эта двумерная картина затем интерпретируется с помощью математических программ, а также научного, художественного мастерства и интуиции, чтобы помочь понять структуру молекулы, которая могла бы ее произвести.

Положение точек помогает определять расположение атомов, длины связей и углы внутри молекулы. Рентгеновские лучи успешно достигают этого, поскольку их длина волны (0,4-0,6 Å) почти такая же, как и среднее межатомное расстояние.

Самой сложной частью всего процесса является выращивание безупречных кристаллов, поскольку при их отсутствие хорошие изображения не могут быть получены.

Процедура

В рентгеновской кристаллографической машине используется дифрактометр для вращения кристалла и детектора между источником рентгеновского излучения и экраном, который принимает лучи, прошедшие через кристалл.

Воздействие лучей на кристалл образует узор пятен на экране, называемый дифракционной картиной. Плотность пятен варьируется в зависимости от количества помех между дифрагированными электронами в каждой точке.

Затем генерируется дифракционная картина или карта плотности электронов, отражающая контурные линии, вдоль которых отмечается наибольшая плотность электронов и, таким образом, определяется расположение атомов. Эта информация преобразуется в трехмерное представление атомной или молекулярной структуры с использованием преобразования Фурье, сложной математической процедуры.

Применение

Наиболее известным применением рентгеновской дифракции, вероятно, является определение двухцепочечной спиральной структуры ДНК Франклином, Криком и Уотсон в 1950-х годах. Другие важные молекулы, структуры которых также были определены, включают инсулин, пенициллин и витамин B12.