krisztalográfia

Krisztalográfia a kristályos anyagok szerkezetét és azokat felépítő atomok elrendezését vizsgáló tudományág. Célja feltárni, hol helyezkednek el az atomok a kristályrácsban, és hogyan hat az elrendeződés a tulajdonságokra. A kristályrács, az egységsejt és a tércsoportok alapfogalmak a szerkezeti leírásban.

A krisztalográfia kifejlődése a röntgensugárzás diffrakciójának elveire épült. 1913-ban William Henry Bragg és fia, William Lawrence Bragg megfogalmazták és elsőként alkalmazták a röntgensugárzás kristályokra vonatkozó diffrakciós elveit, ezzel létrehozva a modern kristálytudományt. A módszer komoly hatást gyakorolt a vegyipari és biológiai kutatásokra, és kulcsszerepet játszott a DNS szerkezetének meghatározásában is.

A krisztalográfia fő módszerei közé tartozik a röntgen-kristályográfia (X-ray crystallography), a neutron-diffrakció és az elektron-diffrakció. A diffrakciós mintázatokból visszafejtik az atomok pozícióit, meghatározzák az egységsejt paramétereit és a tércsoportot. A fázisprobléma megoldása és a szerkezet finombeállítása számítógépes módszerekkel történik.

Alkalmazásai között szerepel a kémiai és biológiai molekulák, gyógyszerhatóanyagok szerkezetének meghatározása, anyagtudományi és ásványtani kutatások, valamint makromolekulák működésének és kölcsönhatásainak megértése. A krisztalográfia lehetővé teszi tervezést és előrejelzést a kristályos anyagok tulajdonságairól.

Korlátai közé tartozik a megfelelő minőségű és méretű kristályok előállításának nehézsége, a diffrakciós adatok gyengesége és a sugárzás okozta mintakárosodás, továbbá a dinamikai és szerkezeti zavarok. A terület folyamatosan fejlődik a számítástechnika és a diffrakciós technikák előrehaladtával.