krystalografii

Krystalografia to nauka zajmująca się rozmieszczeniem atomów w materiałach o uporządkowanej sieci krystalicznej. Termin wywodzi się z krystalos i graphein — pisać o kryształach. W praktyce obejmuje metody pomiaru dyfrakcji promieniowania (rentgenowskiego, neutronowego, elektronowego) oraz interpretację uzyskanych wzorów, by odtworzyć trójwymiarowy układ atomów. Główne pojęcia to sieć krystaliczna, jednostka komórkowa i kąty między planami, które opisują powtarzalność struktury. Prawo Bragga, sformułowane przez Williama Bragga i jego syna Bragga, łączące długość fali z kątem dyfrakcji, jest podstawą analizy dyfraktacyjnej.

Najważniejszą techniką jest krystalografia rentgenowska. Próbka musi tworzyć dobrze uporządkowany kryształ; przy pomiarach uzyskuje się dyfraktogramy, z których za pomocą fazy i odwrotnej transformacji Fouriera odtwarzana jest rozmieszczenie atomów. Oprócz X-ray stosuje się dyfrakcję neutronową oraz dyfrakcję elektronową, które są cenne tam, gdzie kluczowe są lekkie atomy lub lokalizacje elektronów.

Krystalografia ma szerokie zastosowania: chemia strukturalna identyfikuje struktury związków chemicznych, materiały inżynierii badają ich właściwości, a biologia strukturalna wykorzystuje krystalografię białek i kwasów nukleinowych do zrozumienia funkcji biologicznych i projektowania leków. Wyniki końcowe to modele atomowe, oceniane wskaźnikami jakości, takimi jak R, R_work, R_free, publikowane w bazach danych, np. Protein Data Bank.

Rozwój technik synchrotronowych, krystalizacyjnych i obróbki danych wciąż poszerza zakres możliwości krystalografii w naukach podstawowych i stosowanych.