为了研究这些重复的玩意儿,科学家们竟然开发出了一款神奇的程序。看到漂亮的钻石,我相信每个人都有拥有它的想法,特别是男同胞们,在对自己心爱的女子求婚的时候,特别希望有一颗大大的钻石,戴在对方的手上,以表示自己的爱。其实钻石就是晶体。晶体在我们生活中随处可见,水凝固后形成的冰,一粒食用盐,甚至是我们炒菜用的锅(金属),这些都是晶体。
那怎样的物质才叫做晶体呢?我们都知道,大部分物质都是由原子构成的,晶体就是原子按照一定的规则有序排列而成。打个比方,我们在学生时代都会站队形,每一个人都相当于是一个原子,老师要求我们前后左右对齐有序排列,那么看起来就是整整齐齐的,这就是一块漂亮的晶体;如果有些同学站得完全不规律,那就从整体看起来不规则了,这就不是一块晶体了。每块晶体都有一个最小的重复单元,比如这里的一个人,就是一个最小的重复单元。
研究我们的晶体有什么用呢?因为它给我们的生活带来了很多便利。晶体的作用在我们的生活中是处处可见的。比如我们煤气灶上的打火机,当我们按一下大火按钮,打火机上的压电陶瓷就产生比较高的电压,形成活火花而点燃煤气。其中的压电陶瓷就是晶体。我们的液晶电视,中的液晶也是一种晶体。
要回答上述问题,我们首先得感谢伦琴先生,他发现的X射线能够帮助我们回答这个问题。要知道,原子是很小的,我们用肉眼是无法看到的,但是,用X射线却能“看到“!提出用X射线来“看”晶体结构的是劳厄先生,但是第一个用X射线来解析晶体结构的却是布拉格先生。布拉格第一次用X射线衍射解析了金刚石和氯化钠结构,因此布拉格父子获得了1915年的诺贝尔奖,并创立了一个新的学科——X射线晶体结构分析。
实验中相位的丢失不是没有解决办法的,比如Patterson方法,直接法等等,这些方法在这里就不做过多的阐述。在这里,我们就可以请出我们的主角Shelx了。Shelx就是实现这些方法的一个程序,有了这个程序,解析晶体就变得容易多了。所以解晶体结构的步骤一般就是,收集衍射数据,把数据交给软件解析,最后得到晶体结构,过程如图:
现在的很多研究都是基于晶体的,因此对晶体结构的解析显得就格外重要。
现在热门的领域,如锂离子电池、高温超导,首先就是要知道样品的晶体结构,有了晶体结构我们才能进一步研究材料的性质。虽然Shelx不是第一个解晶体的软件,不过它的出现,加快了科研工作者解晶体结构的速度,目前还是有大批科研工作者在使用。总的来说,晶体学对我们的生活是很重要的,Shelx程序给科研工作者研究晶体性质带来了很多便利,甚至间接也给我们带来了更美好的生活。