X射线衍射:窥探世界的分子秘密

我第一次接触X射线衍射,是在大学的晶体学课程上。教授拿出了一台X射线衍射仪,看上去有点像一台大型CT扫描机。教授告诉我们,X射线衍射可以像CT扫描一样,对物质进行内部成像,但它看得更细微,可以精确到分子层面。
X射线是一种电磁波,波长比可见光要短得多。当X射线照射到物体上时,会与物体中的电子发生相互作用,发生散射。不同物质的电子密度不同,散射X射线的强度也就不同。通过分析散射的强度和方向,就可以推导出物质内部的原子排列方式,从而确定它们的晶体结构。
X射线衍射在材料科学、化学和生物学等领域都有着重要的应用。它可以帮助我们确定新材料的结构、分析蛋白质的形状、甚至是破译古代化石中的分子信息。比如,正是通过X射线衍射,科学家们才第一次确定了DNA的双螺旋结构,揭开了生命最基本单位的秘密。
现在,X射线衍射仪已经变得更加先进,不仅可以用来分析晶体结构,还可以研究非晶质材料,如液体和气体。它还被用于文物鉴定、药物研发和工业质量控制等领域。可以说,X射线衍射已经成为了一把解开分子世界奥秘的万能钥匙。
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