Cristallografia a raggi X
La cristallografia a raggi X è un modo per vedere la struttura tridimensionale di una molecola. La nube di elettroni di un atomo piega leggermente i raggi X. Questo fa una "immagine" della molecola che può essere vista su uno schermo. Può essere usata sia per le molecole organiche che inorganiche. Il campione non viene distrutto nel processo.
La tecnica fu inventata congiuntamente da Sir William Bragg (1862-1942) e da suo figlio Sir Lawrence Bragg (1890-1971). Vinsero il Premio Nobel per la Fisica per il 1915. Lawrence Bragg è il più giovane ad essere stato nominato Premio Nobel. Era il direttore del Cavendish Laboratory, Cambridge University, quando la scoperta della struttura del DNA fu fatta da James D. Watson , Francis Crick , Maurice Wilkins e Rosalind Franklin nel febbraio 1953.
Il metodo più antico della cristallografia a raggi X è la diffrazione a raggi X (XRD). I raggi X vengono sparati su un singolo cristallo e il modo in cui sono dispersi produce un modello. Questi modelli sono utilizzati per elaborare la disposizione degli atomi all'interno del cristallo.
Un modello di diffrazione dei raggi X di un enzima cristallizzato. Il modello delle macchie (riflessioni) e la forza relativa di ogni macchia (intensità) viene utilizzato per elaborare la struttura dell'enzima
Un modello di diffrazione dei raggi X di un enzima cristallizzato. Il modello delle macchie (riflessioni) e la forza relativa di ogni macchia (intensità) viene utilizzato per elaborare la struttura dell'enzima
Analisi a raggi X dei cristalli
I cristalli sono array regolari di atomi, il che significa che gli atomi si ripetono più e più volte in tutte e tre le dimensioni. I raggi X sono onde di radiazione elettromagnetica. Quando i raggi X incontrano gli atomi, gli elettroni negli atomi causano la dispersione dei raggi X in tutte le direzioni. Poiché i raggi X sono emessi in tutte le direzioni, un raggio X che colpisce un elettrone produce onde sferiche secondarie che emanano dall'elettrone. L'elettrone è noto come dispersore. Una serie regolare di scatterer (in questo caso lo schema ripetitivo degli atomi nel cristallo) produce una serie regolare di onde sferiche. Sebbene queste onde si annullino l'una con l'altra nella maggior parte delle direzioni, si sommano in alcune direzioni specifiche, determinate dalla legge di Bragg:
2 d sin θ = n λ {\fscx130\fscy130\frx40}2 d sin θ = n λ {\fscx130\fscy130\frx40}displaystyle 2d \sin \fscy130\frx40}in \fscy130\frx40}in ^theta =n^lambda } 
Qui d è la spaziatura tra i piani di diffrazione, θ \displaystyle \theta \
è l'angolo di incidenza, n è un qualsiasi numero intero, e λ è la lunghezza d'onda del fascio. Queste direzioni specifiche appaiono come punti sullo schema di diffrazione chiamati riflessi. Così, la diffrazione dei raggi X risulta da un'onda elettromagnetica (il raggio X) che colpisce una serie regolare di scatterer (la disposizione ripetuta degli atomi all'interno del cristallo).
Il fascio in entrata (da sinistra in alto) fa sì che ogni dispersore (ad es. elettrone) irradi una parte della sua energia sotto forma di onda sferica. Se gli atomi sono disposti simmetricamente con una separazione d, queste onde sferiche si sommano solo dove la loro differenza di lunghezza del percorso 2d sin θ equivale ad un multiplo della lunghezza d'onda λ. In questo caso, si verifica un punto di riflessione nel modello di diffrazione
Analisi a raggi X dei cristalli
I cristalli sono array regolari di atomi, il che significa che gli atomi si ripetono più e più volte in tutte e tre le dimensioni. I raggi X sono onde di radiazione elettromagnetica. Quando i raggi X incontrano gli atomi, gli elettroni negli atomi causano la dispersione dei raggi X in tutte le direzioni. Poiché i raggi X sono emessi in tutte le direzioni, un raggio X che colpisce un elettrone produce onde sferiche secondarie che emanano dall'elettrone. L'elettrone è noto come dispersore. Una serie regolare di scatterer (in questo caso lo schema ripetitivo degli atomi nel cristallo) produce una serie regolare di onde sferiche. Sebbene queste onde si annullino l'una con l'altra nella maggior parte delle direzioni, si sommano in alcune direzioni specifiche, determinate dalla legge di Bragg:
2 d sin θ = n λ {\fscx130\fscy130\frx40}2 d sin θ = n λ {\fscx130\fscy130\frx40}displaystyle 2d \sin \fscy130\frx40}in \fscy130\frx40}in ^theta =n^lambda }
Qui d è la spaziatura tra i piani di diffrazione, θ \displaystyle \theta \ è l'angolo di incidenza, n è un qualsiasi numero intero, e λ è la lunghezza d'onda del fascio. Queste direzioni specifiche appaiono come punti sullo schema di diffrazione chiamati riflessi. Così, la diffrazione dei raggi X risulta da un'onda elettromagnetica (il raggio X) che colpisce una serie regolare di scatterer (la disposizione ripetuta degli atomi all'interno del cristallo).
Il fascio in entrata (da sinistra in alto) fa sì che ogni dispersore (ad es. elettrone) irradi una parte della sua energia sotto forma di onda sferica. Se gli atomi sono disposti simmetricamente con una separazione d, queste onde sferiche si sommano solo dove la loro differenza di lunghezza del percorso 2d sin θ equivale ad un multiplo della lunghezza d'onda λ. In questo caso, si verifica un punto di riflessione nel modello di diffrazione
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Domande e risposte
D: Che cos'è la cristallografia a raggi X?
R: La cristallografia a raggi X è una tecnica utilizzata per vedere la struttura tridimensionale di una molecola, che crea un'immagine su uno schermo piegando i raggi X dalla nuvola di elettroni di un atomo.
D: La cristallografia a raggi X può essere utilizzata per molecole organiche e inorganiche?
R: Sì, la cristallografia a raggi X può essere utilizzata per studiare sia le molecole organiche che quelle inorganiche.
D: Chi sono gli inventori della cristallografia a raggi X?
R: Sir William Bragg e suo figlio Sir Lawrence Bragg hanno inventato insieme la cristallografia a raggi X e hanno vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 1915 per la loro scoperta.
D: Qual è il metodo più antico di cristallografia a raggi X?
R: Il metodo più antico della cristallografia a raggi X è la diffrazione a raggi X (XRD), in cui i raggi X vengono sparati su un singolo cristallo per produrre un modello che può essere utilizzato per determinare la disposizione degli atomi all'interno del cristallo.
D: Il campione è stato distrutto durante il processo di cristallografia a raggi X?
R: No, il campione non viene distrutto durante il processo di cristallografia a raggi-X.
D: Chi era il Direttore del Cavendish Laboratory quando fu scoperta la struttura del DNA?
R: Sir Lawrence Bragg era il Direttore del Cavendish Laboratory dell'Università di Cambridge, quando fu scoperta la struttura del DNA da James D. Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins e Rosalind Franklin, nel febbraio 1953.
D: Chi è il più giovane vincitore del Premio Nobel per la Fisica?
R: Sir Lawrence Bragg è il più giovane Premio Nobel per la Fisica, avendo vinto il premio nel 1915 per la sua scoperta congiunta della cristallografia a raggi X con suo padre Sir William Bragg.
