La cristalografía de rayos X es una técnica utilizada para determinar la estructura atómica y molecular de un cristal, donde la estructura cristalina provoca la incidente. radiografía haz para difractar en muchas direcciones específicas. Al medir el ángulo y la intensidad de estos haces difractados, los cristalógrafos pueden producir una imagen tridimensional de la densidad de electrones dentro del cristal. A partir de esta densidad electrónica se puede determinar la posición media de los átomos en el cristal, así como sus enlaces químicos, sus obstáculos cristalográficos y otra información diversa.

Debido a que muchos materiales pueden formar cristales (como sales, metales, minerales, semiconductores y una variedad de biomoléculas inorgánicas, orgánicas y biomoléculas), la cristalografía de rayos X se ha convertido en la base de los avances en muchos campos de la ciencia. En sus primeras décadas de uso, el método determinaba el tamaño de los átomos, la longitud y el tipo de enlaces químicos y las diferencias a nivel atómico entre diversos materiales, especialmente minerales y aleaciones. El método también ha revelado la estructura y función de muchas biomoléculas, incluidas vitaminas, fármacos, proteínas y ácidos nucleicos como el ADN.Cristalografía de rayos XSigue siendo el método principal para caracterizar la estructura atómica de nuevos materiales e identificar materiales que parecen similares en otros experimentos. Las estructuras cristalinas de rayos X también pueden explicar propiedades electrónicas o elásticas inusuales de los materiales, iluminar interacciones y procesos químicos o servir como base para diseñar medicamentos contra enfermedades.

Encristal individual difracción de rayos X mediciones, el cristal está montado sobre un goniómetro. El goniómetro se utiliza para posicionar el cristal en la dirección seleccionada. El cristal se ilumina con un fino haz de rayos X monocromático enfocado, que produce un patrón de difracción de puntos regularmente espaciados, llamado reflexión. El método matemático de la transformada de Fourier se utiliza para convertir imágenes bidimensionales tomadas en diferentes orientaciones en un modelo tridimensional de la densidad de electrones dentro del cristal, combinado con datos químicos conocidos de la muestra. Si el cristal es demasiado pequeño o la estructura interna no es lo suficientemente uniforme, puede producirse resolución (borrosa) e incluso error.

La cristalografía de rayos X está relacionada con varios otros métodos para determinar la estructura de los átomos. Se pueden producir patrones de difracción similares mediante la dispersión de electrones o neutrones, que también se explican mediante la transformada de Fourier. Si no se puede obtener un único cristal de tamaño suficiente, se pueden aplicar otros métodos de rayos X para obtener información menos detallada; Estos métodos incluyen difracción de fibra,difracción de polvoy (si la muestra no está cristalizada) dispersión de rayos X de ángulo pequeño (SAXS). Si el material en estudio se obtiene solo en forma de polvo de nanocristales o tiene una cristalinidad deficiente, se pueden aplicar métodos de cristalografía electrónica para determinar la estructura atómica.

Por todo lo anteriordifracción de rayos X métodos, la dispersión es elástica; Los rayos X dispersos tienen la misma longitud de onda que los rayos X incidentes. Por el contrario, los métodos de dispersión inelástica de rayos X se pueden utilizar para estudiar la excitación de muestras, como plasmones, campo cristalino y excitación orbital, magnetones y fonones, en lugar de la distribución de átomos.