¿Qué es la cristalografía de rayos X?
Los rayos X son un tipo de radiación electromagnética, al igual que la luz visible, pero tienen una longitud de onda más corta y mayor energía que la luz visible. Esto permite que los rayos X atraviesen la mayoría de los materiales pero aún así interactúen con los núcleos atómicos dentro del material.
A continuación se explica paso a paso cómo funciona la cristalografía de rayos X:
1. Preparación de cristales: Se deben utilizar cristales que tengan suficiente tamaño y regularidad para la difracción de rayos X.
2. Generación de rayos X: Se produce un haz altamente enfocado de rayos X monocromáticos (de una sola longitud de onda) utilizando una fuente de rayos X, como un ánodo giratorio o un sincrotrón.
3. Montaje de cristal: El cristal se alinea cuidadosamente en la trayectoria del haz de rayos X.
4. Difracción :Los rayos X interactúan con las nubes de electrones de los átomos dentro del cristal, lo que hace que los rayos se dispersen y produzcan un patrón de difracción. El patrón de difracción consiste en una serie de puntos discretos o reflejos en un detector, como una película fotográfica o un sensor electrónico.
5. Recopilación de datos: Los patrones de difracción recopilados desde diferentes orientaciones o ángulos del cristal se capturan mediante un detector. Esto da como resultado un conjunto de datos experimentales que representan la intensidad y la posición de los haces de rayos X difractados.
6. Tratamiento de datos: Luego, los datos recopilados se someten a varios procesos computacionales para extraer la información estructural. Esto implica pasos como determinar la simetría del cristal, calcular el factor de estructura (una expresión matemática relacionada con la densidad de electrones) y corregir varios errores experimentales.
7. Construcción de modelos estructurales: Con los datos procesados, los científicos construyen un modelo tridimensional de la estructura cristalina. Por lo general, esto se hace utilizando software de computadora y requiere un proceso de refinamiento iterativo para garantizar que el modelo coincida con precisión con los datos experimentales.
8. Análisis: El modelo de estructura cristalina resultante permite a los científicos visualizar y analizar la disposición de los átomos dentro del cristal y determinar sus posiciones, simetrías y patrones de enlace. Esta información proporciona información valiosa sobre la estructura molecular, la composición química y las propiedades físicas del material.
La cristalografía de rayos X se usa ampliamente en diversos campos, incluida la química, la ciencia de los materiales, la mineralogía, la biología y la farmacología, para comprender los detalles a nivel atómico de materiales cristalinos y macromoléculas como proteínas, minerales y productos farmacéuticos. Los avances en el poder computacional y las técnicas experimentales han hecho de la cristalografía de rayos X una poderosa herramienta para investigar y comprender las estructuras y propiedades de una amplia gama de materiales.