Kristalografi sinar-x

Difraktometer sinar-x serbuk x-ray dalam gerakan

Kristalografi sinar-X (XRC) ialah teknik yang digunakan untuk menentukan struktur atom dan molekul kristal, di mana struktur kristal menyebabkan pancaran sinar-X untuk meresap ke arah tertentu. Dengan mengukur sudut dan intensiti rasuk ini, seorang kristalografi boleh menghasilkan gambaran tiga dimensi ketumpatan elektron dalam kristal. Daripada kepadatan elektron ini, jisim atom-atom dalam kristal dapat ditentukan, serta ikatan kimia mereka, gangguan kristalografi mereka, dan pelbagai maklumat lain.^[1]^[2]^[3]^[4]

Oleh kerana banyak bahan boleh membentuk kristal-seperti garam, logam, mineral, semikonduktor, serta pelbagai molekul organik, organik dan biologi-kristalografi sinar-X telah menjadi asas dalam pembangunan banyak bidang saintifik. Dalam dekad pertama penggunaannya, kaedah ini menentukan saiz atom, panjang dan jenis ikatan kimia, dan perbezaan skala atom di antara pelbagai bahan, terutamanya mineral dan aloi. Kaedah ini juga mendedahkan struktur dan fungsi molekul biologi yang banyak, termasuk vitamin, ubat, protein dan asid nukleik seperti DNA. Kristalografi sinar-X masih merupakan kaedah utama untuk mencirikan struktur atom bahan-bahan baru dan bahan-bahan cerdas yang kelihatan sama dengan eksperimen lain. Struktur kristal sinar-X juga boleh menyumbang kepada sifat-sifat elektronik atau elastik yang luar biasa dari bahan, memberikan cahaya kepada interaksi kimia dan proses, atau berfungsi sebagai asas untuk mereka bentuk farmaseutikal terhadap penyakit.^[5]

Dalam pengukuran difraksi sinar-X tunggal, kristal dipasang pada goniometer. Goniometer digunakan untuk meletakkan kristal pada orientasi yang dipilih. Kristal diterangi dengan pancaran monokromatik halus X-ray yang halus, menghasilkan corak difraksi dari tempat-tempat yang kerap dipanggil renungan. Imej dua dimensi yang diambil pada orientasi yang berbeza akan diubah menjadi model tiga dimensi ketumpatan elektron dalam kristal menggunakan kaedah matematik Transformasi Fourier, digabungkan dengan data kimia yang diketahui untuk sampel. Leraian gambar terhasil yang lemah atau bahkan kesalahan boleh berlaku jika kristal terlalu kecil, atau tidak cukup seragam dalam solek dalaman mereka.^[6]

Rujukan

^ Bragg WH (1907). "The nature of Röntgen rays". Transactions of the Royal Society of Science of Australia. 31: 94.
^ Bragg WH (1908). "The nature of γ- and X-rays". Nature. 77 (1995): 270. Bibcode:1908Natur..77..270B. doi:10.1038/077270a0. See also Bragg, W. H. (1908). "The Nature of the γ and X-Rays". Nature. 78 (2021): 271. Bibcode:1908Natur..78..271B. doi:10.1038/078271a0. Bragg, W. H. (1908). "The Nature of the γ and X-Rays". Nature. 78 (2022): 293. Bibcode:1908Natur..78..293B. doi:10.1038/078293d0. Bragg, W. H. (1908). "The Nature of X-Rays". Nature. 78 (2035): 665. Bibcode:1908Natur..78R.665B. doi:10.1038/078665b0.
^ Bragg WH (1910). "The consequences of the corpuscular hypothesis of the γ- and X-rays, and the range of β-rays". Phil. Mag. 20 (117): 385. doi:10.1080/14786441008636917.
^ Bragg WH (1912). "On the direct or indirect nature of the ionization by X-rays". Phil. Mag. 23 (136): 647. doi:10.1080/14786440408637253.
^ Barlow W (1883). "Probable nature of the internal symmetry of crystals". Nature. 29 (738): 186. Bibcode:1883Natur..29..186B. doi:10.1038/029186a0. See also Barlow, William (1883). "Probable Nature of the Internal Symmetry of Crystals". Nature. 29 (739): 205. Bibcode:1883Natur..29..205B. doi:10.1038/029205a0. Sohncke, L. (1884). "Probable Nature of the Internal Symmetry of Crystals". Nature. 29 (747): 383. Bibcode:1884Natur..29..383S. doi:10.1038/029383a0. Barlow, WM. (1884). "Probable Nature of the Internal Symmetry of Crystals". Nature. 29 (748): 404. Bibcode:1884Natur..29..404B. doi:10.1038/029404b0.
^ Kepler J (1611). Strena seu de Nive Sexangula. Frankfurt: G. Tampach. ISBN 3-321-00021-0.

Pautan luar

Learning Crystallography
Simple, non technical introduction
The Crystallography Collection Diarkibkan 2017-10-26 di Wayback Machine, video series from the Royal Institution
"Small Molecule Crystalization" (PDF) at Illinois Institute of Technology website
International Union of Crystallography
Crystallography 101
Interactive structure factor tutorial, demonstrating properties of the diffraction pattern of a 2D crystal.
Picturebook of Fourier Transforms, illustrating the relationship between crystal and diffraction pattern in 2D.
Lecture notes on X-ray crystallography and structure determination
Online lecture on Modern X-ray Scattering Methods for Nanoscale Materials Analysis by Richard J. Matyi
Interactive Crystallography Timeline from the Royal Institution

[1] Bragg WH (1907). "The nature of Röntgen rays". Transactions of the Royal Society of Science of Australia. 31: 94.

[2] Bragg WH (1908). "The nature of γ- and X-rays". Nature. 77 (1995): 270. Bibcode:1908Natur..77..270B. doi:10.1038/077270a0. See also Bragg, W. H. (1908). "The Nature of the γ and X-Rays". Nature. 78 (2021): 271. Bibcode:1908Natur..78..271B. doi:10.1038/078271a0. Bragg, W. H. (1908). "The Nature of the γ and X-Rays". Nature. 78 (2022): 293. Bibcode:1908Natur..78..293B. doi:10.1038/078293d0. Bragg, W. H. (1908). "The Nature of X-Rays". Nature. 78 (2035): 665. Bibcode:1908Natur..78R.665B. doi:10.1038/078665b0.

[3] Bragg WH (1910). "The consequences of the corpuscular hypothesis of the γ- and X-rays, and the range of β-rays". Phil. Mag. 20 (117): 385. doi:10.1080/14786441008636917.

[4] Bragg WH (1912). "On the direct or indirect nature of the ionization by X-rays". Phil. Mag. 23 (136): 647. doi:10.1080/14786440408637253.

[5] Barlow W (1883). "Probable nature of the internal symmetry of crystals". Nature. 29 (738): 186. Bibcode:1883Natur..29..186B. doi:10.1038/029186a0. See also Barlow, William (1883). "Probable Nature of the Internal Symmetry of Crystals". Nature. 29 (739): 205. Bibcode:1883Natur..29..205B. doi:10.1038/029205a0. Sohncke, L. (1884). "Probable Nature of the Internal Symmetry of Crystals". Nature. 29 (747): 383. Bibcode:1884Natur..29..383S. doi:10.1038/029383a0. Barlow, WM. (1884). "Probable Nature of the Internal Symmetry of Crystals". Nature. 29 (748): 404. Bibcode:1884Natur..29..404B. doi:10.1038/029404b0.

[6] Kepler J (1611). Strena seu de Nive Sexangula. Frankfurt: G. Tampach. ISBN 3-321-00021-0.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]