Cristalografía de rayos X

La cristalografía de rayos X (a veces difracción de rayos X) es la ciencia experimental que determina la estructura atómica y molecular de un cristal, en la que la estructura cristalina hace que un haz de rayos X incidentes se difracte en muchas direcciones específicas. Al medir los ángulos y las intensidades de estos rayos difractados, un cristalógrafo puede producir una imagen tridimensional de la densidad de electrones dentro del cristal. A partir de esta densidad electrónica, se pueden determinar las posiciones medias de los átomos en el cristal, así como sus enlaces químicos, su desorden cristalográfico y otra información diversa.

Dado que muchos materiales pueden formar cristales, como sales, metales, minerales, semiconductores, así como diversas moléculas inorgánicas, orgánicas y biológicas, la cristalografía de rayos X ha sido fundamental en el desarrollo de muchos campos científicos. En sus primeras décadas de uso, este método determinó el tamaño de los átomos, las longitudes y tipos de enlaces químicos y las diferencias de escala atómica entre varios materiales, especialmente minerales y aleaciones. El método también reveló la estructura y función de muchas moléculas biológicas, incluidas vitaminas, fármacos, proteínas y ácidos nucleicos como el ADN. La cristalografía de rayos X sigue siendo el método principal para caracterizar la estructura atómica de nuevos materiales y discernir materiales que parecen similares en otros experimentos.

En una medición de difracción de rayos X de un solo cristal, se monta un cristal en un goniómetro. El goniómetro se utiliza para colocar el cristal en orientaciones seleccionadas. El cristal se ilumina con un haz monocromático de rayos X finamente enfocado, lo que produce un patrón de difracción de puntos espaciados regularmente conocidos como reflejos. Las imágenes bidimensionales tomadas en diferentes orientaciones se convierten en un modelo tridimensional de la densidad de electrones dentro del cristal utilizando el método matemático de transformadas de Fourier, combinado con datos químicos conocidos de la muestra. Una mala resolución (borrosidad) o incluso errores pueden resultar si los cristales son demasiado pequeños o no lo suficientemente uniformes en su composición interna.

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