X射线晶体学的起源

1912年是值得纪念的一年.在这一年里,先是劳厄(M.Laue,1879—1960)等发现了X射线的晶体衍射现象并给出了一个解释,此后不久布拉格(W.L.Bragg,1890—1971,后简称小布拉格)又作了重新解释并借此获得了有关晶体结构的信息,从而开始了X射线晶体学发展艰难但成果辉煌的历史.作为整个X射线晶体学史研究的第一步,本文先对其起源作一全面的历史考查. 一、X射线晶体衍射现象 的发现和劳厄的解释 发现X射线晶体衍射现象的直接起因还得先从厄瓦耳说起.1912年初,他正在慕尼黑大学著名理论物理学家索末菲教授的指导下撰写《各向同性共振子的各向异性…     

X 射线晶体学的百年辉煌

自1912 年劳厄发现X 射线晶体衍射现象,小布拉格开创X 射线晶体学以来,已经过去 了100 年。这一发现,对人类科学的发展,特别是微观科学的影响至为巨大,具有里程碑的意义。 在这100 年中,X 射线晶体学发展迅速,成果累累。本文按主要实验技术的发展将100 年大致分 为四个阶段,从单晶体衍射、多晶体衍射和X 射线光谱三个方面简述其主要进展和影响。并简单 概括了她对物理学、晶体学、化学和生物学等基础学科和材料、医药、环境等多个应用学科的重大 影响。最后,还预期了晶体学领域的一些可能发展,包括无比强大的光源–硬X射线自由电子激光、 多维晶体学、电子晶体学、数学晶体学、三维X 射线衍射显微学等领域。     

纪念劳厄发现X射线衍射90周年学术报告会简讯

20 0 2年是劳厄 (MaxVonLaue)发现晶体X射线衍射 90周年 .劳厄的这一发现是 2 0世纪物理学的一件意义深远的大事 ,使物理学中关于物质结构和研究领域从宏观进入微观 ,从经典过渡到现代 ,发生了质的飞跃 .同时 ,X射线衍射的发现和研究对生物、材料科学和化学的发展起到了巨大的推动作用 .中国物理学会和中国晶体学会为纪念劳厄发现X射线衍射 90周年 ,由中国科学院物理研究所于 2 0 0 2年 12月 10日召开了学术报告会 ,会议邀请了部分院士、专家和广大同行 ,就X射线衍射的发现、发展历程 ,最新进展和研究展望以及在相关领域的应用进行了广泛…     

蛋白质晶体的魅力——国际晶体学年漫谈结构(晶体)生物学

以应用物理学及数学对称性原理为基础,晶体学是一门典型的多学科综合交叉学科。2014年是德国物理学家劳厄(von Laue)因为首次进行X射线穿过矿物晶体得到衍射现象的实验从而荣获1914年诺贝尔物理学奖一百周年纪念,也是联合国教科文组织将2014年确定为"国际晶体学年"的一年。文章简要地回顾了X射线晶体学发展壮大的百年历史,重点展望了结构生物学中最为重要的分支——蛋白质晶体学的发展及前景。特别介绍了中国近年来蛋白质晶体学的快速发展及其在世界上的崛起。最后,以作者所在实验室的一个结构生物学研究课题——Caspase-6的结构与功能研究为例,较为详细地介绍和阐明了蛋白质晶体学在结构生物学研究中的一些实验细节、可能遇到的困难及研究思路,指出了物理学原理及原子水平的动力学性质在进一步阐明蛋白质结构与功能研究中的重要性。     

中国的X射线晶体学与结构生物学

<正>X射线晶体学是一门利用X射线来研究物质结构的学科。利用电子对X射线的散射作用,X射线晶体学可以获得晶体中电子密度的分布情况,再从中分析获得晶体内部分子的结构信息。近几十年来,X射线晶体学与生命科学充分融合,并且充分吸收包括核磁共振(NMR)、电镜技术等在内的各种研究生物结构的技术方法,形成了以X射线晶体学为核心的结构生物学,为认识生物分子的三维结构和功能机制,提供     

纪念劳厄发现晶体X射线衍射100周年

文章从劳厄发现晶体X射线衍射的前因后果谈起.劳厄的这个发现产生了两个新学科,即X射线晶体学和X射线光谱学.文章中还回顾了布拉格父子对开展这两个新学科研究所作出的卓越贡献,并略述了X射线晶体学所产生的深远影响.     

X射线粉晶衍射在新功能材料探索中的一些应用

1912年发现的晶体X射线衍射现象标志着现代晶体学的诞生,对近代物理学乃至整个科学领域的发展都产生了极为深刻的影响。X射线粉晶衍射将结构分析拓展到多晶材料,成为物理学、化学和材料科学重要的研究手段。文章结合作者在硼酸盐及铁基超导体研究领域的典型工作,介绍了X射线粉晶衍射在新型功能材料探索中的一些应用。随着新方法和新技术的不断出现和完善,相信未来X射线粉晶衍射在新材料探索和其他应用领域将起到越来越重要的作用。     

X射线晶体学的创立与发展

2014年,正值X射线晶体学诞生100周年,100年来,晶体对社会发展及人类生活起着重要的作用,它塑造了当今的世界,支撑着今天的科学。鉴于此,2012年7月举行的第66届联合国大会宣布,将2014年作为国际晶体学年(IYCr2014)。晶体X射线衍射的发现对自然科学的影响是深远的,它给人们提供了原子、分子在晶体中的微观排列图像;而X射线光谱学的发展,使人们认识原子结构的规律性,为原子结构理论提供了直接的实验佐证,也使辨别物质的元素成为可能,从而创立了X射线晶体学。X射线的应用,促进了X射线晶体学的发展,使物理学的研究从宏观进入微观,从经典过渡到现代,从而开拓了现代化学、现代生物学和医学的先河,使科学技术产生划时代的进展。文章回顾了X射线晶体学的创立与发展的历程,纵览了X射线晶体学重要的实验元素:光源、探测器、分析软件与晶体学数据库以及实验技术的发展,以怀念科学先驱们对科学技术的贡献。     

X射线衍射的发现

简单介绍了埃瓦尔德(Ewald P P)、劳厄(von Laue M)和布拉格父子(Bragg W H及Bragg W L)在1912年发现X射线衍射方面的贡献．1911年埃瓦尔德在索末菲的指导下在慕尼黑大学从事博士论文研究，劳厄在与他的讨论中了解到晶格的平移周期与X射线的波长属于同一量级，因此想到在二维光栅的两个衍射方程组中再加一个类似的方程，就可以描述X射线在三维晶体中的衍射．在此假设的指导下，Friedrieh W和Knipping P在1912年4月开始用CuSO4后来用闪锌矿(立方ZnS)进行实验，很快就得到X射线衍射的证据．这不但证明了X射线的波动性，还确定了晶体的三维周期性．老布拉格在1912年夏得知这个消息，与他儿子小布拉格一道尝试用X射线的粒子性解释它，并由小布拉格在剑桥大学重复这个实验．根据衍射斑点的椭圆形状和从Pope与Below那里学到的晶格理论(由此得知ZnS具有面心立方晶格)，小布拉格将X射线在晶体中的衍射看作是X射线从一些晶格平面的反射，从而推导出著名的布拉格方程．布拉格父子开拓了X射线晶体结构分析这门新兴学科，从简单的无机化合物和矿物，逐渐发展到有机化合物和生物大分子．劳厄和布拉格父子分别强调慕尼黑和剑桥的优良科学环境对发现X射线衍射的重要性．鉴于埃瓦尔德在发现X射线衍射的作用及他后来在倒易格子及动力学衍射理论方面的贡献，不少晶体学家认为他也应获得诺贝尔物理奖．     

从劳厄发现晶体X射线衍射谈起

文章从劳厄发现晶体X射线衍射的前因后果谈起．劳厄的这个发现产生了两个新学科，即X射线谱学和X射线晶体学．文中还回顾了布拉格父子对这两个新学科所作的重大贡献，并阐述了X射线晶体学的深远影响．     

单个病毒的X射线3D成像

自从1957年确立肌红蛋白的结构以来,研究人员利用X射线晶体学确定了数以万计蛋白、核酸和其他生物分子的结构,并由此展开了分子功能研究。这种方法要求被研究的分子必须可以形成晶体,当X射线通过晶体时会发生衍射,由此可获得结构信息。但是,很多重要的分子无法结晶,因此不能用这种方法来研究。这就是X射线晶体学的"阿喀琉斯之踵"。科学家们正在寻找重建分子结构的新方案:他们希望只需要将单分子注入到自由电子激光(XFEL)的强激光束中即可通过X射线衍射信息重建分子结构。由瑞典Uppsala大学Hajdu领导的研     

X射线晶体衍射实验

X射线及其通过晶体时衍射现象的发现是二十世纪物理学的伟大研究成果之一。作为近代物理实验的重要组成部分,X射线晶体衍射实验除了验证X射线和晶体的基本性质外,对于晶体(特别是固体)材料的研究、控制和改进生产工艺过程,具有非常重要的应用价值。自从X射线被发现,和X射线的一系列的实验出现以后,人类对物质结构的认识发生了质的飞跃,它不但推进了物理学的发展,而且也使化学、地质学、天文学、医学、工艺学等等许多科学领域得到新的重大的发展。近年来特别对生物化学的发展也起了重要的作用。作为这样一个重要的近代物理实验,了解它的发生、发展背景和它在现代科学发展过程中的作用。对于更好的学习和做好X射线晶体衍射实验,和进一步创造性工作是有意义的。     

基于光栅衍射的晶体X射线衍射缺级的理论基础和实验研究

以光栅衍射缺级理论为切入点对晶体X射线衍射缺级的现象、产生的根源进行了理论分析,得出：(1) 晶体X射线衍射缺级存在的可能性在于某些晶体材料晶胞的几何结构因子为零;(2) 在复式格子晶体或具有某种特殊缺陷的晶体的X射线衍射图样中存在缺级是这方面实验研究的方向。这些结论在材料物相、材料结构类型和不完整性分析等方面具有一定的参考价值。     

晶体X射线衍射的发现及其深远影响

1912年4月,弗里德里希、克里平和劳厄成功地观察到X射线透过硫酸铜晶体后的衍射斑点!随后劳厄推导出描述晶体衍射的著名劳厄方程.由于晶体X射线衍射的发现,劳厄于1914年荣获诺贝尔物理学奖.1912年10月,W.L.布拉格通过X射线透射ZnS晶体实验,推导出了著名的布拉格方程.1915年布拉格父子荣获诺贝尔物理学奖.晶体X射线衍射的发现对自然科学的影响是深远的.2012年是劳厄发现晶体X射线衍射100年,文章回忆了这段光辉的历史及其对科学技术所产生的深远影响,以怀念科学先驱们对科学技术的贡献,弘扬他们对科学研究的认真严谨的科学态度、勇于创新的科学精神和谦逊无私的品德.     

X射线衍射貌相术简介

一、引 言 X射线衍射貌相术(简称X射线貌相术)是利用X射线在晶体中衍射的动力学及运动学衍衬原理,根据晶体中完整及非完整部分衍射的衬度变化及消光规律,来检查晶体材料及器件表面和内部微观结构缺陷的一种方法.随着半导体、激光等科学技术的发展和近完整晶体材料的大量使用,自五十年代末期以来,X射线貌相术的实验和理论有了很大发展,逐渐形成为一种有效的检验手段和一门分支学科[1-3]. X射线貌相术具有下列一些主要优点: 1.用这种方法检查晶体或器件中的缺陷时,通常对样品本身以及其中所含的缺陷状态均具有完全的非破坏性,样品检查后可以…     

探究微观世界的新方法——X射线傅里叶变换鬼成像

<正>自1914年Max Laue发现X射线晶体衍射后,X射线晶体学已经成为人类探索微观世界的强大工具,如生物分子结构和纳米材料研究等~([1—3])。然而,很多重要分子材料的结构信息,如膜蛋白,仍然难以得到,因为这些材料很难生长为较     

X射线衍射进展简介

100年前,劳厄等证明X射线对硫酸铜晶体具有衍射能力,揭开了X射线衍射分析晶体结构的序幕.100年的发展,X射线衍射已经成为自然科学乃至医学、考古、历史学等众多学科发展的必备技术.文章介绍了X射线衍射现象的发现历史,X射线运动学和动力学理论的发展概况,并举例说明了X射线衍射在粉末多晶体、单晶体和人工功能晶体以及人工薄膜材料中的具体应用情况,最后简要展望了X射线衍射技术的发展前景.     

纪念劳厄发现射线衍射周年

100年前,德国人劳厄发现X射线通过晶体时可以发生衍射效应.随后,英国的布拉格父子等人发展出一系列实验和分析方法,利用X射线晶体衍射解析出具有原子分辨率的分子结构.在过去的100年中,X射线衍射分析对世界的科学发展乃至人们的生活都产生了至关重要的影响,并且在这100年间,X射线衍射实验方法和分析方法也有了长足进步.硬X射线自由电子激光的出现为X射线衍射分析进一步发展提供了更广阔的空间,可以预期,基于自由电子激光的X射线衍射分析会进一步在物理、化学、生物等学科中发挥更为重要的影响.     

固体材料中的新成员——准晶体

 众所周知,晶体具有2、3、4、6这四种旋转对称性.可是1984年秋,美国国家标准局的道·谢克曼等人在用电子显微镜观察由特殊的急冷法制备的Al-Mn合金时,意外地观察到有五次对称性的清晰的电子衍射谱.由于这一发现“违背”了晶体学中最经典的基本定律,引起了许多晶体学家和凝聚态物理学家们的极大重视.各国科学家都争先用X射线衍射,中子衍射,电子衍射和高分辨电子显微镜等手段,对这种新材料进行了深入的研究,很快就弄清了它的结构特征.这些研究表明了它既不是晶体,也不完全是非晶体,而是一种介于晶体和非晶体之间的一种具有特殊排列方式的材料.并给它以“准晶体”这一新概念.     

X射线干涉现象的发现

1914年诺贝尔物理学奖授予了麦克斯·冯·劳埃,以表彰他发现X射线在晶体中的衍射。这是从公布成果到获奖时间间隔最短的物理学发现之一。 自从X射线发现以来,为了弄清它的性质,物理学家曾做过大量的实验和多方面的研究。尤其努力寻找过干涉和衍射现象,以便确定它是波动现象还是某种微粒流。1912年前后的慕尼黑大学,拥有著名的理论物理学家索末菲,发现X射线的实验物理学家伦琴,以及以研究晶体分子结构而闻名的结晶学家格罗特教授。正是在他们的影响下,这里的物理学家们集中精力研究晶格点阵结构概念,研究X射线的波动性质。1909年,由于研究光在平面平行薄片上的干涉理论而获哲学博士学位的劳埃来到了这里,开始进行X射线性质的研究。 1912年9月的一个夜晚,索末菲的学生厄瓦尔德拜访了劳埃,向他请教自己在思考索末菲提出的“电磁波、可见光波受到晶体内规则排列原子的散射”的问题时碰到的困难。劳埃从事了多年的光学研究工作,被认为是深知这些问题的专家,在交谈过程中,劳埃突