Röntgenkrisztallográfia
A röntgenkrisztallográfia segítségével megismerhetjük egy molekula háromdimenziós szerkezetét. Az atom elektronfelhője kissé elhajlítja a röntgensugarakat. Ezáltal a molekuláról egy képernyőn látható "kép" készül. Szerves és szervetlen molekulák esetében egyaránt alkalmazható. A minta nem semmisül meg a folyamat során.
A technikát Sir William Bragg (1862-1942) és fia, Sir Lawrence Bragg (1890-1971) közösen találta fel. Ők kapták 1915-ben a fizikai Nobel-díjat. Lawrence Bragg a legfiatalabb Nobel-díjas. Ő volt a Cambridge-i Egyetem Cavendish Laboratóriumának igazgatója, amikor 1953 februárjában James D. Watson , Francis Crick , Maurice Wilkins és Rosalind Franklin felfedezték a DNS szerkezetét.
A röntgenkrisztallográfia legrégebbi módszere a röntgendiffrakció (XRD). A röntgensugarakat egy egyedi kristályra lövik, és a szórásuk módja egy mintázatot eredményez. Ezeket a mintákat arra használják, hogy kiszámítsák az atomok elrendeződését a kristályon belül.
Egy kristályosított enzim röntgendiffrakciós mintázata. A foltok (reflexiók) mintázatát és az egyes foltok relatív erősségét (intenzitását) az enzim szerkezetének kiszámítására használják.
Egy kristályosított enzim röntgendiffrakciós mintázata. A foltok (reflexiók) mintázatát és az egyes foltok relatív erősségét (intenzitását) az enzim szerkezetének kiszámítására használják.
Kristályok röntgenvizsgálata
A kristályok az atomok szabályos elrendeződései, ami azt jelenti, hogy az atomok mindhárom dimenzióban újra és újra ismétlődnek. A röntgensugarak elektromágneses sugárzás hullámai. Amikor a röntgensugarak atomokkal találkoznak, az atomokban lévő elektronok hatására a röntgensugarak minden irányba szóródnak. Mivel a röntgensugarak minden irányban kisugároznak, az elektronba becsapódó röntgensugár másodlagos gömbhullámokat hoz létre, amelyek az elektronból indulnak ki. Az elektront szóróként ismerjük. A szórók szabályos elrendezése (itt a kristályban lévő atomok ismétlődő mintázata) gömbhullámok szabályos elrendezését eredményezi. Bár ezek a hullámok a legtöbb irányban kioltják egymást, néhány meghatározott irányban összeadódnak, amit a Bragg-törvény határoz meg:
2 d sin θ = n λ {\displaystyle 2d\sin \theta =n\lambda } 
Itt d a diffraktáló síkok közötti távolság, θ {\displaystyle \theta }
a beesési szög, n tetszőleges egész szám, λ pedig a sugár hullámhossza. Ezek a meghatározott irányok a diffrakciós mintán foltokként jelennek meg, amelyeket reflexióknak nevezünk. A röntgendiffrakció tehát abból ered, hogy egy elektromágneses hullám (a röntgensugár) szórók szabályos tömbjébe (a kristályban lévő atomok ismétlődő elrendeződése) ütközik.
A bejövő sugár (balról fentről) minden egyes szóró (pl. elektron) energiájának egy részét gömbhullámként sugározza vissza. Ha az atomok szimmetrikusan, d távolsággal helyezkednek el, akkor ezek a gömbhullámok csak ott adódnak össze, ahol a 2d sin θ úthosszkülönbségük a λ hullámhossz többszörösével egyenlő.
Kristályok röntgenvizsgálata
A kristályok az atomok szabályos elrendeződései, ami azt jelenti, hogy az atomok mindhárom dimenzióban újra és újra ismétlődnek. A röntgensugarak elektromágneses sugárzás hullámai. Amikor a röntgensugarak atomokkal találkoznak, az atomokban lévő elektronok hatására a röntgensugarak minden irányba szóródnak. Mivel a röntgensugarak minden irányban kisugároznak, az elektronba becsapódó röntgensugár másodlagos gömbhullámokat hoz létre, amelyek az elektronból indulnak ki. Az elektront szóróként ismerjük. A szórók szabályos elrendezése (itt a kristályban lévő atomok ismétlődő mintázata) gömbhullámok szabályos elrendezését eredményezi. Bár ezek a hullámok a legtöbb irányban kioltják egymást, néhány meghatározott irányban összeadódnak, amit a Bragg-törvény határoz meg:
2 d sin θ = n λ {\displaystyle 2d\sin \theta =n\lambda }
Itt d a diffraktáló síkok közötti távolság, θ {\displaystyle \theta } a beesési szög, n tetszőleges egész szám, λ pedig a sugár hullámhossza. Ezek a meghatározott irányok a diffrakciós mintán foltokként jelennek meg, amelyeket reflexióknak nevezünk. A röntgendiffrakció tehát abból ered, hogy egy elektromágneses hullám (a röntgensugár) szórók szabályos tömbjébe (a kristályban lévő atomok ismétlődő elrendeződése) ütközik.
A bejövő sugár (balról fentről) minden egyes szóró (pl. elektron) energiájának egy részét gömbhullámként sugározza vissza. Ha az atomok szimmetrikusan, d távolsággal helyezkednek el, akkor ezek a gömbhullámok csak ott adódnak össze, ahol a 2d sin θ úthosszkülönbségük a λ hullámhossz többszörösével egyenlő.
Kapcsolódó oldalak
Kapcsolódó oldalak
Kérdések és válaszok
K: Mi az a röntgenkrisztallográfia?
V: A röntgenkrisztallográfia egy molekula háromdimenziós szerkezetének megismerésére használt technika, amely az atom elektronfelhőjéből származó röntgensugarak elhajlításával képet hoz létre egy képernyőn.
K: A röntgenkrisztallográfia használható szerves és szervetlen molekulák esetében is?
V: Igen, a röntgenkrisztallográfia szerves és szervetlen molekulák vizsgálatára egyaránt használható.
K: Kik a röntgenkrisztallográfia feltalálói?
V: Sir William Bragg és fia, Sir Lawrence Bragg közösen találták fel a röntgenkrisztallográfiát, és felfedezésükért 1915-ben fizikai Nobel-díjat kaptak.
K: Mi a röntgenkrisztallográfia legrégebbi módszere?
V: A röntgenkrisztallográfia legrégebbi módszere a röntgendiffrakció (XRD), amelynek során röntgensugarakat lőnek egy kristályra, hogy olyan mintázatot hozzanak létre, amely segítségével meghatározható az atomok elrendeződése a kristályon belül.
K: A minta megsemmisült a röntgenkristallográfiás eljárás során?
V: Nem, a minta nem semmisül meg a röntgenkristallográfiás eljárás során.
K: Ki volt a Cavendish Laboratórium igazgatója, amikor felfedezték a DNS szerkezetét?
V: Sir Lawrence Bragg volt a Cambridge-i Egyetem Cavendish Laboratóriumának igazgatója, amikor 1953 februárjában James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins és Rosalind Franklin felfedezték a DNS szerkezetét.
K: Ki a legfiatalabb fizikai Nobel-díjas?
V: Sir Lawrence Bragg a legfiatalabb fizikai Nobel-díjas, aki 1915-ben kapta meg a díjat a röntgenkristallográfia apjával, Sir William Bragggel közös felfedezéséért.
