X-ray crystallography is a tool use

X-ray crystallography is a tool used for identifying the atomic and molecular structure of a crystal, in which the crystalline atoms cause a beam of incident X-rays to diffract into many specific directions. By measuring the angles and intensities of these diffracted beams, a crystallographer can produce a three-dimensional picture of the density of electrons within the crystal. From this electron density, the mean positions of the atoms in the crystal can be determined, as well as their chemical bonds, their disorder and various other information.

Since many materials can form crystals—such as salts, metals, minerals, semiconductors, as well as various inorganic, organic and biological molecules—X-ray crystallography has been fundamental in the development of many scientific fields. In its first decades of use, this method determined the size of atoms, the lengths and types of chemical bonds, and the atomic-scale differences among various materials, especially minerals and alloys. The method also revealed the structure and function of many biological molecules, including vitamins, drugs, proteins and nucleic acids such as DNA. X-ray crystallography is still the chief method for characterizing the atomic structure of new materials and in discerning materials that appear similar by other experiments. X-ray crystal structures can also account for unusual electronic or elastic properties of a material, shed light on chemical interactions and processes, or serve as the basis for designing pharmaceuticals against diseases.

In a single-crystal X-ray diffraction measurement, a crystal is mounted on a goniometer. The goniometer is used to position the crystal at selected orientations. The crystal is bombarded with a finely focused monochromatic beam of X-rays, producing a diffraction pattern of regularly spaced spots known as reflections. The two-dimensional images taken at different rotations are converted into a three-dimensional model of the density of electrons within the crystal using the mathematical method of Fourier transforms, combined with chemical data known for the sample. Poor resolution (fuzziness) or even errors may result if the crystals are too small, or not uniform enough in their internal makeup.

X-ray crystallography is related to several other methods for determining atomic structures. Similar diffraction patterns can be produced by scattering electrons or neutrons, which are likewise interpreted as a Fourier transform. If single crystals of sufficient size cannot be obtained, various other X-ray methods can be applied to obtain less detailed information; such methods include fiber diffraction, powder diffraction and small-angle X-ray scattering (SAXS). If the material under investigation is only available in the form of nanocrystalline powders or suffers from poor crystallinity, the methods of electron crystallography can be applied for determining the atomic structure.

For all above mentioned X-ray diffraction methods, the scattering is elastic; the scattered X-rays have the same wavelength as the incoming X-ray. By contrast, inelastic X-ray scattering methods are useful in studying excitations of the sample, rather than the distribution of its atoms.[citation needed]

Kết quả (Việt) 1:

Tinh thể học tia x là một công cụ được sử dụng để xác định cấu trúc nguyên tử và phân tử của một tinh thể, trong đó các nguyên tử tinh thể gây ra một tia của vụ việc chụp x-quang để diffract vào nhiều hướng cụ thể. Bằng cách đo các góc độ và cường độ của các chùm tia diffracted, một crystallographer có thể sản xuất một hình ảnh ba chiều của mật độ của các điện tử trong tinh thể. Từ này mật độ electron, vị trí trung bình của các nguyên tử trong tinh thể có thể được xác định, cũng như liên kết hóa học của họ, của rối loạn và các thông tin khác.Kể từ khi nhiều vật liệu có thể tạo thành các tinh thể — chẳng hạn như muối, kim loại, khoáng chất, chất bán dẫn, cũng như nhiều vô cơ, hữu cơ và sinh học phân tử — tinh thể học tia X - đã được cơ bản trong sự phát triển của nhiều lĩnh vực khoa học. Trong các thập niên đầu tiên sử dụng, phương pháp này xác định kích thước của nguyên tử, độ dài và loại liên kết hóa học, và sự khác biệt nguyên tử quy mô trong số vật liệu khác nhau, đặc biệt là các khoáng chất và các hợp kim. Phương pháp cũng cho thấy cấu trúc và chức năng của nhiều phân tử sinh học, bao gồm vitamin, ma túy, protein và axít nucleic chẳng hạn như DNA. Tinh thể học tia x vẫn là phương pháp chính cho characterizing cấu trúc nguyên tử của vật liệu mới và trong sáng suốt tài liệu xuất hiện tương tự như bởi các thí nghiệm khác. Cấu trúc tinh thể chụp x-quang cũng có thể tài khoản cho bất thường các tính chất điện tử hay đàn hồi của một vật liệu, shed ánh sáng trên hóa học tương tác và các quy trình, hoặc phục vụ như là cơ sở cho việc thiết kế các dược phẩm chống lại bệnh.Trong một đơn tinh thể đo lường nhiễu xạ tia x, một tinh thể được lắp đặt trên một goniometer. Goniometer được sử dụng để định vị các tinh thể lúc đã chọn định hướng. Các tinh thể ném bom với một tia x-quang, sản xuất kiểu nhiễu xạ thường xuyên khoảng cách điểm được gọi là phản xạ mịn tập trung đơn sắc. Các hình ảnh hai chiều thực hiện tại các phép quay khác nhau được chuyển đổi thành một mô hình ba chiều của mật độ của các điện tử trong tinh thể bằng cách sử dụng phương pháp toán học của biến đổi Fourier, kết hợp với dữ liệu hóa học được biết đến với mẫu. Nghèo giải quyết (hơi say) hoặc thậm chí cả lỗi có thể gây ra nếu các tinh thể được quá nhỏ hoặc không thống nhất đủ trong trang điểm nội bộ của họ.Tinh thể học tia x liên quan đến một số các phương pháp khác để xác định cấu trúc nguyên tử. Nhiễu xạ patterns tương tự có thể được sản xuất bởi sự tán xạ điện tử hoặc neutron, mà tương tự như vậy coi như biến đổi Fourier một. Nếu đơn tinh thể kích thước lớn không thể được lấy, các phương pháp X-ray khác có thể được áp dụng để có được thông tin chi tiết ít; Các phương pháp bao gồm các sợi nhiễu xạ, nhiễu xạ bột và tán xạ tia x góc nhỏ (SAXS). Nếu các tài liệu điều tra này chỉ có sẵn trong hình thức nanocrystalline bột hoặc bị người nghèo crystallinity, các phương pháp của tinh thể học điện tử có thể được áp dụng cho việc xác định cấu trúc nguyên tử.Đối với tất cả ở trên phương pháp được đề cập nhiễu xạ tia x, sự tán xạ là đàn hồi; chụp x-quang phân tán có bước sóng tương tự như x-quang đến. Ngược lại, không dản ra phương pháp tán xạ tia x là hữu ích trong nghiên cứu excitations của mẫu, thay vì phân phối của các nguyên tử.[cần dẫn nguồn]