2024-03-25 22:00:00
N’est-il pas vrai que lorsque l’on pense à un flocon de neige, on imagine sa structure hexagonale à six pointes ? Ou quand vous pensez à l’ADN, l’imaginez-vous comme une double hélice qui s’enroule sur elle-même presque à l’infini ?
Eh bien, tout cela est grâce au cristallographie aux rayons X: une technique qui permet de décrypter et d’observer en détail tout ce qui est imperceptible à l’œil humain, révélant des formes invisibles de la matière.
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Des humbles et apparemment simples cristaux de sel aux structures complexes, il y a de la place pour les protéines, cristallographie parvient à fournir une fenêtre unique pour regarder le monde atomique et ainsi comprendre la nature du monde qui nous entoure et pourquoi, en termes simples, les choses Ils sont comme ils sont.
QU’EST-CE QUE LA CRISTALOLOGRAPHIE ?
En bref, la cristallographie est la science qui étudie la disposition et emplacement d’atomes dans des cristaux. Mais quels sont les cristaux réellement? Et pourquoi sont-ils si importants pour l’étude de la structure de la matière ?
Pourquoi les flocons de neige ont-ils une forme hexagonale ?
Eh bien, les cristaux sont des solides dans lesquels les atomes – ou les ions ou les molécules – sont disposés de manière de manière ordonnée et répétitive, formant des structures tridimensionnelles qui s’étendent dans l’espace. En d’autres termes, ce sont tous ces objets dans lesquels les atomes sont disposés de telle manière que leur répartition se répète encore et encore. Cet arrangement atomique confère aux cristaux des propriétés physique et optique qui les rendent uniques, comme la réflexion de la lumière dans certaines directions ou la formation de diagrammes de diffraction très caractéristiques.
Ainsi, la cristallographie prend comme base le phénomène de Diffraction des rayons X, c’est-à-dire un événement au cours duquel les rayons X se dispersent lorsqu’ils frappent un réseau cristallin, se propageant dans différentes directions et générant différents modèles dans les détecteurs qui collectent les rayons. Ces diagrammes de diffraction contiennent des informations très importantes et, selon où ils sont détectés ou quelle est leur intensité Avec lequel ils sont collectés, les scientifiques sont en mesure de déterminer la disposition spatiale dans laquelle se trouvent les atomes.
CC
Structure d’un cristal de chlorure de sodium,
Pour mieux comprendre cet effet, vous pouvez imaginer un cristal comme une grille, où chaque croix représente la position d’un atome. Ainsi, lorsque les rayons X toucheront ce cristal, il y aura des faisceaux qui traverser des trous et autres qui entrera en collision contre ces points, interagissant avec les atomes qui s’y trouvent et se dispersant dans une certaine direction en fonction de la taille ou des caractéristiques de la particule. Eh bien, en détectant quels rayons ont continué sans dévier et lesquels se sont propagés dans des directions différentes, vous créerez un modèle spécifiqueà partir de laquelle la structure atomique peut être déduite.
Dorothy Hodgkin, l’esprit derrière la cristallographie aux rayons X
UNE DISCIPLINE AVEC L’HISTOIRE
L’Union Internationale de Cristallographie identifie jusqu’à 48 lauréats du prix Nobel liés à cette discipline. Et c’est une science qui a été présente dans une multitude de découvertes et de moments brillants, collaborant à forger une histoire qui trouve ses origines aux XVIIIe et XIXe siècles, avec des avancées importantes qui ont jeté les bases de son expansion et de son application ultérieures dans divers domaines. de connaissance.
L’une des étapes les plus marquantes s’est produite en 1799, avec la découverte du loi de constance par le chimiste français Joseph L. Proust, qui a établi que les éléments chimiques possédaient certains proportions fixes – plus tard connus sous le nom de structures – qui définissaient la forme et les propriétés de chacun. Cependant, le véritable tournant a été introduit par Bravais au XIXe siècle, lorsqu’il a introduit l’idée que les cristaux sont formés par un réseau répétitif encore et encore dans l’espace.
Thomas Splettstoesser
Processus de détermination de la structure d’une molécule par cristallographie aux rayons X
En 1912, Max Von Laue découvre enfin Diffraction des rayons Xdémontrant que ces faisceaux pouvaient être diffusés par les atomes d’un réseau cristallin, produisant ainsi un diagramme de diffraction caractéristique qui révélait des informations sur la structure du cristal.
Enfin, la cristallographie a atteint son apogée au XXe siècle, avec les travaux de William Bragg et de son fils, William Bragg, qui ont commencé à appliquer la technique de diffraction des rayons X pour déterminer la structure cristalline de composés chimiques. En fait, en 1915, les Braggs ont introduit ce qu’on appelle loi de Braggqui a permis de déterminer la distance entre les points atomiques en fonction du diagramme de diffraction.
C’est précisément cette avancée qui a ouvert la voie à une série de découvertes spectaculaires qui ont rempli la seconde moitié du XXe siècle. Parmi eux, l’analyse du Structure de l’ADN interprété par Rosalinde Franklin et Maurice Wilkins dans les années 1950, ainsi que la détermination du structure des protéines et des enzymes pour Dorothy Hodgkinqui a remporté le prix Nobel de chimie en 1964 pour ses travaux pionniers dans ce domaine.
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