krystallografiassa

Krystallografia on tiede, joka tutkii kiteisten aineiden atomien, ioni- ja molekyylirakenteita sekä niiden säännöllistä toistuvaa järjestäytymistä. Kiteiset aineet muodostavat tilassa toistuvan rakenteen, jonka perusyksikkö on yksikkökide (unit cell). Krystallografinen tutkimus pyrkii määrittämään näiden rakenteiden kolmiulotteiset asemat, sidokset ja sähkömagneettiset ominaisuudet sekä ymmärtämään, miten rakenne vaikuttaa aineen toimintaan.

Keskeisin tutkimusmenetelmä on röntgenkristallografia, jossa kiteestä lähtevän röntgensäteilyn diffraktio rekisteröidään ja diffraktiokuviosta palautetaan elektronitiheyskartta. Tämä mahdollistaa atomien sijainnin yksikkökidessä ja rakenteen kuvaamisen. Muita tärkeitä tekniikoita ovat neutronidiffraatio sekä elektronidiffraktio, jotka voivat tarjota erilaista tietoa esimerkiksi raskas- ja kevytatomien sijainneista. Tilojen symmetria määritellään tilakaarilla (space groups).

Krystallografian kehitys alkoi 1910-luvulla. Max von Laue osoitti röntgensäteiden diffraktion kiteissä vuonna 1912, ja veljekset William Henry Bragg sekä William Lawrence Bragg kehittivät käytännön menetelmiä sekä Braggin lain vuonna 1913. Näiden töiden myötä kristallografian rooli kasvoi kemian, mineraalologian ja myöhemmin biotieteen keskeiseksi työkaluksi.

Laajasti sovelluksia ovat molekyylien ja lääkkeiden rakenteiden ratkaisu, proteiinikristallografia sekä materiaalitieteen ja mineraalisen aineiston rakenteen ymmärrys. Krystallografia tarjoaa peruskeinon atomien sijoittumisen selvittämiseksi, mikä tukee sekä teoreettista ymmärrystä että käytännön suunnittelua esimerkiksi katalyysissä ja lääkeaineiden kehityksessä.