Kristallografian

Kristallografia on tieteenala, joka tutkii kiteisten aineiden atomien järjestystä sekä kiteiden rakenteen vaikutuksia niiden fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin. Se yhdistää mineralogian, kemian ja fysiikan menetelmiä rakenteiden määrittämiseksi ja niiden funktionaalisuuden tulkitsemiseksi.

Historia ja keskeiset kehityssävyt: varhaiset kideanalyysit kehittyivät mineraalien tutkimuksesta, mutta suuria mullistuksia tuli 1910-luvulla, kun Braggin veljekset osoittivat, että röntgensäteily diffraktio kiteitä vasten paljastaa atomien sijainnit (Braggin laki). Tämä johti röntgenkristallografian syntyyn ja mahdollisti monien molekyylien rakenteiden ratkaisemisen. Vuonna 1953 DNA:n kaksoiskierre ratkaistiin osaksi röntgenkristallografian avulla, mikä vauhditti rakenteellisen biokemian kehityksen.

Menetelmät: Röntgenkristallografia (X-kristallografia) on yleisin keino määrittää atomien tarkka sijainti kiteessä. Data kerätään diffraktiokuvista ja rakenteet mallinnetaan sekä refinetoidaan. Muita tärkeitä tekniikoita ovat jauhekristallografia, neutronikristallografia ja elektronikristallografia.

Sovellukset: Kristallografia tuo rakenteellista tietoa kemian, biokemian, farmasian, materiaalitutkimuksen ja geologian aloille. Esimerkkejä ovat proteiinien ja muiden biomolekyylien kolmiulotteisten rakenteiden ratkaiseminen, lääkkeiden suunnittelu sekä uusien materiaalien, kuten korkeamman suorituskyvyn kiteiden, kehittäminen.

Näin ollen kristallografia on keskeinen työkalu sekä perus- että soveltavassa tieteessä.