La cristallographie
aux rayons X est un moyen extrêmement précis, mais également difficiles et
coûteuses de l'imagerie de la structure exacte d'une molécule ou macromolécule
donnée dans un réseau cristallin. En raison d'un ensemble diversifié de
produire des cristaux de matériaux, y compris des sels, des métaux, des
minéraux, des semi-conducteurs, et les différentes molécules inorganiques,
organiques et biologiques, la cristallographie aux rayons X est essentielle
pour de nombreux domaines scientifiques. Un cristal est un arrangement répétant
régulièrement des cellules unitaires qui varient en taille de moins de 100
atomes - petite molécule cristallographie - des dizaines de milliers -
cristallographie macromoléculaire).
La cristallographie
aux rayons X est célèbre pour être l'outil utilisé pour la première à découvrir
la structure de l'ADN, mais il a également été utilisé pour déterminer la
structure de diamant, le sel de table, de la pénicilline, de nombreuses
protéines et des virus entiers. En tout, plus de 400 000 structures ont été
décrits en utilisant la cristallographie aux rayons X. Ceux-ci peuvent être trouvés
dans la base de données Cambridge Structure.
Pour analyser un
échantillon en utilisant la cristallographie aux rayons X, on doit d'abord
obtenir un cristal de haute pureté de la matière à étudier avec une structure
très régulière. C'est souvent la partie la plus difficile que de nombreux
cristaux ont nanomètre défauts-échelle qui fait cristallographie aux rayons X
difficile.
Ensuite,
l'échantillon est soumis à un faisceau intense de rayons X d'un uniforme de
longueur d’onde. Ces rayons X produisent un motif de diffraction comme ils se
réfléchissent sur l'échantillon. Ce diagramme de diffraction est un peu
similaire à ce qui est observé lorsque plusieurs pierres sont jetés dans un
étang - où les vagues se croisent sont sommets qui composent le motif de
diffraction.
En faisant
tourner lentement le cristal, broyage avec des rayons X, et en enregistrant
méticuleusement les diagrammes de diffraction au niveau de chaque orientation,
une carte de densité électronique peut être dérivée. Cette carte de densité
d'électrons est ensuite utilisé pour formuler une hypothèse sur la structure
atomique il correspond à. Les diagrammes de diffraction sont ensuite analysés à
la lumière de la structure hypothétique, et si cela semble plausible que la
structure proposée ne serait produire le motif de diffraction observé, une
conclusion est tirée. Le résultat est ensuite transféré aux bases de données
centrales du type mentionné plus tôt.
