Le diffractomètre à rayons X monocristallin révèle la structure tridimensionnelle de la molécule à travers l'interaction des rayons X avec des atomes régulièrement alignés dans le cristal, en combinaison avec des instruments de précision et des calculs mathématiques, dont le principe et le flux sont les suivants:

Principe de base: Diffraction des rayons X et équation de Bragg

Lorsque des rayons X monochromatiques, tels que le rayonnement Cuk - alpha d'une cible de cuivre, sont éclairés sur un cristal unique, l'espacement des atomes régulièrement alignés dans le cristal est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde des rayons X, et les rayons X diffusés par les atomes interfèrent, produisant une diffraction forte Dans une direction particulière (direction qui satisfait à l'équation de Bragg nλ = 2dsinθ). Où λ est la longueur d'onde des rayons X, d l'espacement cristallin, θ l'angle d'incidence et n la progression de diffraction. La direction de diffraction est directement liée à la structure cristalline, chaque cristal produisant un spécimen de diffraction unique.

Étapes clés: des données de diffraction à la structure tridimensionnelle

Acquisition de données:

L'instrument contrôle la rotation du cristal à l'aide d'un goniomètre de haute précision, tel qu'un diffractomètre à quatre cercles, de sorte que les différentes surfaces cristallines répondent successivement aux conditions de diffraction. Un détecteur, tel qu'un CCD de type comptage de photons, capture le signal diffracté, enregistre la position et l'intensité du point de diffraction, formant un diagramme de diffraction bidimensionnel contenant des informations sur la structure cristalline.

Inversion mathématique:

L'intensité du point de diffraction est liée à la distribution des atomes dans la cellule. Par transformée de Fourier, les données de diffraction sont converties en une carte de distribution tridimensionnelle de la densité électronique à l'intérieur de la cellule. La position atomique correspond au pic de densité d'électrons, ce qui détermine les paramètres tels que les coordonnées atomiques, la longueur de liaison, l'angle de liaison, etc.

Validation et optimisation de la structure:

En combinaison avec des informations sur les liaisons chimiques (telles que la plage de longueur des liaisons) et l'analyse de symétrie, le modèle structurel initial est modifié pour finaliser la configuration tridimensionnelle précise de la molécule.

Avantages techniques et scénarios d'application

Résolution au niveau atomique: peut déterminer avec précision la position des atomes, révéler la stéréoconfiguration moléculaire, la chiralité et la façon dont les cristaux s'accumulent.

Large applicabilité: des substances inorganiques simples aux macromolécules biologiques complexes telles que les complexes protéine - Ligand, les structures peuvent être analysées par cette technique.

Applications clés: dans le développement de médicaments, la technologie peut déterminer la forme cristalline du médicament, optimiser la conception moléculaire; En science des matériaux, l'assistance conçoit des matériaux à cadre organométallique (MOF) ou Covalent organique (COF) avec des propriétés spécifiques.