X 射线晶体学

1913 年，父子科学家威廉·亨利·布拉格 和威廉·劳伦斯·布拉格注意到，当 X 射线以一定角度撞击结晶固体时，X 射线会衍射并产生 规则间隔的斑点图案。这导致了 X 射线晶体学的发展，X射线晶体学利用这种现象来确定 结晶固体的结构，从简单的离子化合物到复杂的大分子 如核酸和蛋白质）回想一下，衍射电磁波 会受到相长干涉和相消干涉。这产生了干涉图样或衍射图样，显示出在空间的不同点处 衍射波强度的变化。如果原子之间间隔有规律，并且 X 射线的波长与原子间的距离相似，那么 X 射线就会 被原子的电子衍射。当 X 射线从不同平面的原子处衍射时，衍射波可能同相，也可能异相。这取决于晶面间距 d 和 X 射线撞击原子的角度 或入射角 θ。这是因为 X 射线从源头到检测器 的路径长度不同。如果路径差是 X 射线波长的 整数倍，则 X 射线会相长 干涉。这就产生了由布拉格观察到 的规则间距的衍射波斑点图案，其中每个斑点代表 一个导致相长干涉的衍射角。衍射角、晶面间距和 X 射线波长之间的关系 用布拉格方程表示。这种关系提供了有关 晶体中隐含的 原子高度有序排列的信息。最终，可以通过一系列计算 从该信息中得出 晶格参数。现代仪器从许多不同的方向 收集衍射图样，并利用图样和斑点 强度来确定最有可能 产生观测结果组合 的晶体结构。