క్రిస్టలోగ్రఫీ: Difference between revisions
From LTRC
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Crystallography” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం |
ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Crystallography” వ్యాసానికి తెలుగు అనువాదం |
||
| Line 1: | Line 1: | ||
[[File:Stohrem.jpg|thumb|ఒక స్ఫటికాకార ఘనపదార్థం: [[స్ట్రోంటియం టైటనేట్]] యొక్క పరమాణు రిజల్యూషన్ చిత్రం. ప్రకాశవంతమైన చుక్కలు [[స్ట్రోంటియం]] పరమాణువుల వరుసలు మరియు ముదురు రంగులో ఉన్నవి [[టైటానియం]]-[[ఆక్సిజన్]] వరుసలు.]] | |||
[[File:Sites interstitiels cubique a faces centrees.svg|thumb|ఫేస్ సెంటర్డ్ క్యూబిక్ నిర్మాణంలో అష్టభుజి మరియు చతుర్భుజి [[ఇంటర్‌స్టీషియల్ సైట్]]లు]] | |||
[[File:EBSD_(001)_Si.png|thumb|మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ యొక్క [[ఎలక్ట్రాన్ బ్యాక్‌స్కాటర్ డిఫ్రాక్షన్]] ప్యాటర్న్‌లో [[కికుచి లైన్లు (భౌతికశాస్త్రం)|కికుచి లైన్లు]], 20 kV వద్ద ఫీల్డ్-ఎమిషన్ ఎలక్ట్రాన్ సోర్స్‌తో తీయబడింది]] | |||
క్రిస్టలోగ్రఫీ ఒక విస్తృతమైన అంశం, మరియు దీనిలోని అనేక ఉప | '''క్రిస్టలోగ్రఫీ''' (Crystallography) అనేది పరమాణు మరియు [[స్ఫటిక నిర్మాణం|స్ఫటిక నిర్మాణం]] మరియు వాటి ధర్మాల అధ్యయనానికి అంకితమైన విజ్ఞాన శాస్త్ర విభాగం.<ref>[https://dictionary.iucr.org/Main_Page Online Dictionary of Crystallography]. ''Online dictionary of crystallography''.</ref> ''క్రిస్టలోగ్రఫీ'' అనే పదం [[ప్రాచీన గ్రీకు]] పదం κρύσταλλος (κρύσταλλος; "స్పష్టమైన మంచు, రాతి-స్ఫటికం"), మరియు γράφειν (γράφειν; "రాయడం") నుండి ఉద్భవించింది.<ref>(2021-10-21). [https://dictionary.iucr.org/Main_Page Online Dictionary of Crystallography]. ''International Union of Crystallography''.</ref> జూలై 2012లో, [[ఐక్యరాజ్యసమితి]] 2014వ సంవత్సరాన్ని అంతర్జాతీయ క్రిస్టలోగ్రఫీ సంవత్సరంగా ప్రకటించడం ద్వారా క్రిస్టలోగ్రఫీ శాస్త్రం యొక్క ప్రాముఖ్యతను గుర్తించింది.<ref name="UN Resolution">[http://www.iycr2014.org/about/resolution UN announcement "International Year of Crystallography"]. iycr2014.org. 12 July 2012</ref> | ||
క్రిస్టలోగ్రఫీ అనేది ఒక విస్తృతమైన అంశం, మరియు దీనిలోని అనేక ఉప విభాగాలు, ఉదాహరణకు [[ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ]], స్వయంగా ముఖ్యమైన శాస్త్రీయ అంశాలు. క్రిస్టలోగ్రఫీ అనేది [[స్ఫటిక నిర్మాణం]] యొక్క ప్రాథమికాంశాల నుండి [[స్ఫటిక జ్యామితి|స్ఫటిక జ్యామితి]] యొక్క గణితం వరకు విస్తరించి ఉంది, ఇందులో [[ఆవర్తన రహిత స్ఫటికం|ఆవర్తన రహిత]] లేదా [[క్వాసీక్రిస్టల్]]లు కూడా ఉంటాయి. పరమాణు స్థాయిలో, ఇది [[ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్]] ఉపయోగించి ప్రయోగాత్మక డేటాను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగపడుతుంది, దీనిని [[ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ]] సాధనాలు పరమాణువుల వివరణాత్మక స్థానాలుగా మరియు కొన్నిసార్లు ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతగా మార్చగలవు. పెద్ద స్థాయిలో, ఇది పదార్థాలలోని [[గ్రెయిన్ బౌండరీ]] వద్ద సాపేక్ష ధోరణులను పరిశీలించడానికి [[ఓరియంటేషన్ ఇమేజింగ్ మైక్రోస్కోపీ|ఓరియంటేషనల్ ఇమేజింగ్]] వంటి ప్రయోగాత్మక సాధనాలను కలిగి ఉంటుంది. క్రిస్టలోగ్రఫీ జీవశాస్త్రం, రసాయన శాస్త్రం మరియు భౌతిక శాస్త్రంలోని అనేక రంగాలలో, అలాగే ఈ రంగాలలో అభివృద్ధి చెందుతున్న పరిణామాలలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది.<ref name="IUCrScope">International Union of Crystallography. "IUCrJ Scope." ''IUCr Journals''. https://journals.iucr.org/m/services/about.html</ref> | |||
== చరిత్ర మరియు కాలక్రమం == | == చరిత్ర మరియు కాలక్రమం == | ||
''ప్రధాన వ్యాసం: Timeline of crystallography, History of crystallography before X-rays'' | ''ప్రధాన వ్యాసం: Timeline of crystallography, History of crystallography before X-rays'' | ||
20వ శతాబ్దానికి ముందు, [[స్ఫటికం|స్ఫటికాల]] అధ్యయనం [[గోనియోమీటర్]] ఉపయోగించి వాటి జ్యామితి యొక్క భౌతిక కొలతలపై ఆధారపడి ఉండేది.<ref>(1915-07-01). "The Evolution of the Goniometer". ''Nature''. 95 (2386) 564–565. doi:[https://doi.org/10.1038/095564a0 10.1038/095564a0].</ref> ఇందులో స్ఫటిక ముఖాల కోణాలను ఒకదానికొకటి మరియు సైద్ధాంతిక సూచన అక్షాలకు (క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ అక్షాలు) సంబంధించి కొలవడం మరియు సంబంధిత స్ఫటికం యొక్క [[సౌష్టవం (భౌతికశాస్త్రం)|సౌష్టవాన్ని]] స్థాపించడం వంటివి ఉంటాయి. ప్రతి స్ఫటిక ముఖం యొక్క | 20వ శతాబ్దానికి ముందు, [[స్ఫటికం|స్ఫటికాల]] అధ్యయనం [[గోనియోమీటర్]] ఉపయోగించి వాటి జ్యామితి యొక్క భౌతిక కొలతలపై ఆధారపడి ఉండేది.<ref>(1915-07-01). "The Evolution of the Goniometer". ''Nature''. 95 (2386) 564–565. doi:[https://doi.org/10.1038/095564a0 10.1038/095564a0].</ref> ఇందులో స్ఫటిక ముఖాల కోణాలను ఒకదానికొకటి మరియు సైద్ధాంతిక సూచన అక్షాలకు (క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ అక్షాలు) సంబంధించి కొలవడం మరియు సంబంధిత స్ఫటికం యొక్క [[సౌష్టవం (భౌతికశాస్త్రం)|సౌష్టవాన్ని]] స్థాపించడం వంటివి ఉంటాయి. 3D అంతరిక్షంలో ప్రతి స్ఫటిక ముఖం యొక్క స్థానం [[స్టీరియోగ్రాఫిక్ ప్రొజెక్షన్|స్టీరియోగ్రాఫిక్]] నెట్ (ఉదాహరణకు [[వుల్ఫ్ నెట్]] లేదా [[లాంబెర్ట్ అజిముతల్ ఈక్వల్-ఏరియా ప్రొజెక్షన్|లాంబెర్ట్ నెట్]]) పై ప్లాట్ చేయబడుతుంది. ప్రతి ముఖానికి సంబంధించిన [[పోల్ ఫిగర్|పోల్]] నెట్‌పై ప్లాట్ చేయబడుతుంది. ప్రతి బిందువు దాని [[మిల్లర్ ఇండెక్స్]]తో లేబుల్ చేయబడుతుంది. తుది ప్లాట్ స్ఫటికం యొక్క సౌష్టవాన్ని స్థాపించడానికి అనుమతిస్తుంది.<ref name=":0">(2014-01-13). [https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201301319 Chemical Crystallography before X-ray Diffraction]. ''Angewandte Chemie International Edition''. 53 (3) 638–652. doi:[https://doi.org/10.1002/anie.201301319 10.1002/anie.201301319].</ref><ref>Mascarenhas, Yvonne Primerano. (2020-03-02). "Crystallography before the Discovery of X-Ray Diffraction". ''Revista Brasileira de Ensino de Física''. 42. doi:[https://doi.org/10.1590/1806-9126-RBEF-2019-0336 10.1590/1806-9126-RBEF-2019-0336].</ref> | ||
19వ | 19వ శతాబ్దపు చివరి దశాబ్దంలో [[ఎక్స్-రే]]లు మరియు [[ఎలక్ట్రాన్]]ల ఆవిష్కరణ పరమాణు స్థాయిలో స్ఫటిక నిర్మాణాలను నిర్ణయించడానికి వీలు కల్పించింది, ఇది క్రిస్టలోగ్రఫీ యొక్క ఆధునిక యుగానికి దారితీసింది. మొదటి ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ ప్రయోగం 1912లో [[మాక్స్ వాన్ లావే]] ద్వారా నిర్వహించబడింది,<ref name="L1912">(1912). [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Interferenz-Erscheinungen_bei_Röntgenstrahlen.pdf Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen]. ''Sitzungsberichte der Mathematisch-Physikalischen Classe der Königlich-Bayerischen Akademie der Wissenschaften zu München''. 1912 303.</ref> అయితే ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ మొదటిసారిగా 1927లో [[డేవిసన్-గెర్మర్ ప్రయోగం]]లో<ref>(1927). [https://www.nature.com/articles/119558a0 The Scattering of Electrons by a Single Crystal of Nickel]. ''Nature''. 119 (2998) 558–560. doi:[https://doi.org/10.1038/119558a0 10.1038/119558a0].</ref> మరియు [[జార్జ్ పేగెట్ థామ్సన్]] మరియు అలెగ్జాండర్ రీడ్ చేసిన సమాంతర పని ద్వారా గ్రహించబడింది.<ref>(1927). [https://www.nature.com/articles/119890a0 Diffraction of Cathode Rays by a Thin Film]. ''Nature''. 119 (3007) 890. doi:[https://doi.org/10.1038/119890a0 10.1038/119890a0].</ref> ఇవి క్రిస్టలోగ్రఫీ యొక్క రెండు ప్రధాన శాఖలుగా అభివృద్ధి చెందాయి, అవి [[ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ]] మరియు [[ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్|ఎలక్ట్రాన్]] డిఫ్రాక్షన్. 20వ శతాబ్దపు రెండవ భాగంలో అనుకూలీకరించిన పరికరాలు మరియు [[ఫేజ్ ప్రాబ్లం|ఫేజింగ్ అల్గారిథమ్‌ల]] అభివృద్ధి ద్వారా స్ఫటిక నిర్మాణాలను పరిష్కరించే నాణ్యత మరియు సామర్థ్యం బాగా మెరుగుపడ్డాయి. నేడు, క్రిస్టలోగ్రఫీ అనేది ఒక [[అంతర్విషయ రంగం]], ఇది వివిధ డొమైన్‌లలో సైద్ధాంతిక మరియు ప్రయోగాత్మక ఆవిష్కరణలకు మద్దతు ఇస్తుంది.<ref>(2015-07-03). [https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1179/0308018815Z.000000000116 The Nobel Science: One Hundred Years of Crystallography]. ''Interdisciplinary Science Reviews''. 40 (3) 244–264. doi:[https://doi.org/10.1179/0308018815Z.000000000116 10.1179/0308018815Z.000000000116].</ref> క్రిస్టలోగ్రఫీ కోసం ఆధునిక శాస్త్రీయ పరికరాలు ప్రయోగశాల పరిమాణపు పరికరాల నుండి, అంటే [[డిఫ్రాక్టోమీటర్]]లు మరియు [[ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్]]ల నుండి, ప్రత్యేకమైన పెద్ద సౌకర్యాల వరకు, అంటే [[ఫోటోఇంజెక్టర్]]లు, [[సింక్రోట్రాన్ లైట్ సోర్స్]]లు మరియు [[ఫ్రీ-ఎలక్ట్రాన్ లేజర్]]ల వరకు ఉంటాయి. | ||
== పద్ధతులు == | == పద్ధతులు == | ||
''ప్రధాన వ్యాసం: X-ray crystallography, Electron diffraction, Neutron crystallography, NMR crystallography'' | ''ప్రధాన వ్యాసం: X-ray crystallography, Electron diffraction, Neutron crystallography, NMR crystallography'' | ||
క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ పద్ధతులు ప్రధానంగా | క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ పద్ధతులు ప్రధానంగా ఏదైనా రకమైన కిరణం ద్వారా లక్ష్యంగా చేసుకున్న నమూనా యొక్క [[డిఫ్రాక్షన్]] ప్యాటర్న్‌ల విశ్లేషణపై ఆధారపడి ఉంటాయి. [[ఎక్స్-రే]]లు సర్వసాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి; ఉపయోగించే ఇతర కిరణాలలో [[ఎలక్ట్రాన్]]లు లేదా [[న్యూట్రాన్]]లు ఉంటాయి. క్రిస్టలోగ్రాఫర్లు తరచుగా ఉపయోగించే కిరణం రకాన్ని స్పష్టంగా పేర్కొంటారు, ఉదాహరణకు ''[[ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్]], [[న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]]'' మరియు ''[[ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]]'' అనే పదాలలో. ఈ మూడు రకాల వికిరణాలు నమూనాతో వివిధ మార్గాల్లో సంకర్షణ చెందుతాయి. | ||
* ఎక్స్-రేలు నమూనాలోని [[ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత|ఎలక్ట్రాన్ల ప్రాదేశిక పంపిణీ]]తో సంకర్షణ చెందుతాయి.<ref>(2001). "Elements of X-ray diffraction". Prentice Hall. ISBN 978-0-201-61091-8.</ref> | * ఎక్స్-రేలు నమూనాలోని [[ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత|ఎలక్ట్రాన్ల ప్రాదేశిక పంపిణీ]]తో సంకర్షణ చెందుతాయి.<ref>(2001). "Elements of X-ray diffraction". Prentice Hall. ISBN 978-0-201-61091-8.</ref> | ||
* న్యూట్రాన్లు [[బలమైన కేంద్రక | * న్యూట్రాన్లు [[బలమైన కేంద్రక బలం|బలమైన కేంద్రక బలాల]] ద్వారా పరమాణు కేంద్రకాలచే చెల్లాచెదురు చేయబడతాయి, కానీ అదనంగా న్యూట్రాన్ల [[అయస్కాంత భ్రామకం]] సున్నా కాదు, కాబట్టి అవి [[అయస్కాంత క్షేత్రాల]] ద్వారా కూడా చెల్లాచెదురు చేయబడతాయి. న్యూట్రాన్లు [[హైడ్రోజన్]] కలిగిన పదార్థాల నుండి చెల్లాచెదురు అయినప్పుడు, అవి అధిక శబ్ద స్థాయిలతో డిఫ్రాక్షన్ ప్యాటర్న్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, వీటిని కొన్నిసార్లు హైడ్రోజన్‌కు బదులుగా [[డ్యూటీరియం]]ను ప్రతిక్షేపించడం ద్వారా పరిష్కరించవచ్చు.<ref>[https://www.isis.stfc.ac.uk/Pages/Neutron-Diffraction-with-Isotopic-Substitution.aspx ISIS Neutron Diffraction with Isotopic Substitution]. ''www.isis.stfc.ac.uk''.</ref> | ||
* ఎలక్ట్రాన్లు [[ఆవేశపూరిత కణాలు]] | * ఎలక్ట్రాన్లు [[ఆవేశపూరిత కణాలు]] మరియు అందువల్ల నమూనా యొక్క [[పరమాణు కేంద్రకాలు]] మరియు ఎలక్ట్రాన్లు రెండింటి యొక్క మొత్తం [[ఆవేశ సాంద్రత|ఆవేశ పంపిణీ]]తో సంకర్షణ చెందుతాయి.<ref>Cowley, John Maxwell. (1995). "Diffraction physics". Elsevier Science B.V. ISBN 978-0-444-82218-5.</ref> | ||
ఎక్స్- | ఎక్స్-రేలు లేదా న్యూట్రాన్లను ఫోకస్ చేయడం కష్టం, కానీ ఎలక్ట్రాన్లు ఆవేశపూరితమైనవి కాబట్టి వాటిని ఫోకస్ చేయవచ్చు మరియు మాగ్నిఫైడ్ చిత్రాలను రూపొందించడానికి [[ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్]]లలో ఉపయోగిస్తారు. [[ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ]] మరియు [[స్కానింగ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ]], [[హై-రిజల్యూషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ]] వంటి సంబంధిత పద్ధతులను ఉపయోగించి అనేక సందర్భాల్లో పరమాణు రిజల్యూషన్‌తో చిత్రాలను పొందడానికి అనేక మార్గాలు ఉన్నాయి, దీని నుండి క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ సమాచారాన్ని పొందవచ్చు. [[లో-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]], [[లో-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ]] మరియు [[రిఫ్లెక్షన్ హై-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] వంటి ఇతర పద్ధతులు కూడా ఉన్నాయి, వీటిని ఉపరితలాల గురించి క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ సమాచారాన్ని పొందడానికి ఉపయోగించవచ్చు. | ||
== వివిధ రంగాలలో అనువర్తనాలు == | == వివిధ రంగాలలో అనువర్తనాలు == | ||
=== మెటీరియల్స్ సైన్స్ === | === మెటీరియల్స్ సైన్స్ === | ||
క్రిస్టలోగ్రఫీని మెటీరియల్ | క్రిస్టలోగ్రఫీని మెటీరియల్ సైంటిస్టులు వివిధ పదార్థాలను వర్గీకరించడానికి ఉపయోగిస్తారు. పెద్ద సింగిల్ స్ఫటికాలలో, పరమాణువుల స్ఫటికాకార అమరిక యొక్క ప్రభావాలను స్థూలంగా చూడటం తరచుగా సులభం, ఎందుకంటే స్ఫటికాల సహజ ఆకారాలు పరమాణు నిర్మాణాన్ని ప్రతిబింబిస్తాయి. అదనంగా, భౌతిక ధర్మాలు తరచుగా [[క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ లోపం|క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ లోపాల]] ద్వారా నియంత్రించబడతాయి, దీనికి స్ఫటిక [[స్పేస్ గ్రూప్|స్పేస్ గ్రూపులు]], [[పాయింట్ గ్రూప్|పాయింట్ గ్రూపులు]] మరియు లోపాలు ఎలా మారవచ్చో నియంత్రించే ప్రక్రియలపై అవగాహన అవసరం. చాలా పదార్థాలు సింగిల్ స్ఫటికాలుగా ఉండవు, కానీ స్వభావరీత్యా పాలీ-క్రిస్టలైన్‌గా ఉంటాయి (అవి వేర్వేరు ధోరణులతో చిన్న స్ఫటికాల సమూహంగా ఉంటాయి). అందుకని, పెద్ద సంఖ్యలో స్ఫటికాలు ఉన్న నమూనాల డిఫ్రాక్షన్ ప్యాటర్న్‌లను తీసుకునే [[పౌడర్ డిఫ్రాక్షన్]] పద్ధతులు నిర్మాణ నిర్ణయంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. | ||
ఇతర భౌతిక ధర్మాలు కూడా క్రిస్టలోగ్రఫీతో ముడిపడి ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, [[ | ఇతర భౌతిక ధర్మాలు కూడా క్రిస్టలోగ్రఫీతో ముడిపడి ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, [[మట్టి]]లోని ఖనిజాలు చిన్న, చదునైన, పలక వంటి నిర్మాణాలను ఏర్పరుస్తాయి. మట్టిని సులభంగా వికృతం చేయవచ్చు ఎందుకంటే పలక వంటి కణాలు పలకల తలంలో ఒకదానిపై ఒకటి జారగలవు, అయినప్పటికీ పలకలకు లంబంగా ఉన్న దిశలో బలంగా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. ఇటువంటి యంత్రాంగాలను క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ [[టెక్స్చర్ (స్ఫటికాకార)|టెక్స్చర్]] కొలతల ద్వారా అధ్యయనం చేయవచ్చు. క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ అధ్యయనాలు పదార్థం యొక్క నిర్మాణం మరియు దాని ధర్మాల మధ్య సంబంధాన్ని స్పష్టం చేయడంలో సహాయపడతాయి, తద్వారా అనుకూలీకరించిన లక్షణాలతో కొత్త పదార్థాలను అభివృద్ధి చేయడంలో సహాయపడతాయి. ఈ అవగాహన మెటలర్జీ, భూగర్భ శాస్త్రం మరియు మెటీరియల్స్ సైన్స్‌తో సహా వివిధ రంగాలలో చాలా కీలకం. ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ మరియు ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ వంటి క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ పద్ధతులలో పురోగతి పరమాణు స్థాయిలో పదార్థ ప్రవర్తనపై మన అవగాహనను విస్తరిస్తూనే ఉంది. | ||
మరొక ఉదాహరణలో, [[ | మరొక ఉదాహరణలో, [[ఇనుము]] వేడి చేసినప్పుడు [[ఫెర్రైట్]] అని పిలువబడే [[బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్]] (bcc) నిర్మాణం నుండి [[ఆస్టెనైట్]] అని పిలువబడే [[ఫేస్-సెంటర్డ్ క్యూబిక్]] (fcc) నిర్మాణానికి మారుతుంది.<ref>[https://www.wiley.com/en-us/Materials+Science+and+Engineering%3A+An+Introduction%2C+10th+Edition-p-9781119405498 Materials Science and Engineering: An Introduction, 10th Edition | Wiley]. ''Wiley.com''.</ref> fcc నిర్మాణం bcc నిర్మాణం వలె కాకుండా క్లోజ్-ప్యాక్డ్ నిర్మాణం; అందువల్ల ఈ పరివర్తన జరిగినప్పుడు ఇనుము యొక్క పరిమాణం తగ్గుతుంది. | ||
క్రిస్టలోగ్రఫీ ఫేజ్ గుర్తింపులో ఉపయోగపడుతుంది. ఒక పదార్థాన్ని తయారు చేసేటప్పుడు లేదా ఉపయోగించేటప్పుడు, పదార్థంలో ఏ సమ్మేళనాలు మరియు ఏ | క్రిస్టలోగ్రఫీ ఫేజ్ గుర్తింపులో ఉపయోగపడుతుంది. ఒక పదార్థాన్ని తయారు చేసేటప్పుడు లేదా ఉపయోగించేటప్పుడు, పదార్థంలో ఏ సమ్మేళనాలు మరియు ఏ దశలు ఉన్నాయో తెలుసుకోవడం సాధారణంగా కోరదగినది, ఎందుకంటే వాటి కూర్పు, నిర్మాణం మరియు నిష్పత్తులు పదార్థం యొక్క ధర్మాలను ప్రభావితం చేస్తాయి. ప్రతి దశకు పరమాణువుల యొక్క లక్షణ అమరిక ఉంటుంది. పదార్థంలో ఏ నిర్మాణాలు ఉన్నాయో, తద్వారా ఏ సమ్మేళనాలు ఉన్నాయో గుర్తించడానికి ఎక్స్-రే లేదా న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. క్రిస్టలోగ్రఫీ ఒక స్ఫటికంలోని పరమాణువుల ద్వారా ఏర్పడే సౌష్టవ నమూనాల గణనను కవర్ చేస్తుంది మరియు ఈ కారణంగా ఇది [[గ్రూప్ థియరీ#కెమిస్ట్రీ మరియు మెటీరియల్స్ సైన్స్|గ్రూప్ థియరీ]]కి సంబంధించినది. | ||
''మరింత సమాచారం: Oligocrystalline material'' | ''మరింత సమాచారం: Oligocrystalline material'' | ||
=== జీవశాస్త్రం === | === జీవశాస్త్రం === | ||
[[ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ]] అనేది జీవసంబంధిత [[మాక్రోమోలిక్యూల్]]ల, ముఖ్యంగా [[ప్రోటీన్]] మరియు [[DNA]] మరియు [[RNA]] వంటి [[న్యూక్లియిక్ | [[ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ]] అనేది జీవసంబంధిత [[మాక్రోమోలిక్యూల్]]ల, ముఖ్యంగా [[ప్రోటీన్]] మరియు [[DNA]] మరియు [[RNA]] వంటి [[న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు]] యొక్క పరమాణు కన్ఫర్మేషన్లను నిర్ణయించడానికి ప్రాథమిక పద్ధతి. ఒక మాక్రోమోలిక్యూల్ యొక్క మొదటి స్ఫటిక నిర్మాణం 1958లో పరిష్కరించబడింది, ఇది ఎక్స్-రే విశ్లేషణ ద్వారా పొందిన మయోగ్లోబిన్ అణువు యొక్క త్రిమితీయ నమూనా.<ref>(1958). "A Three-Dimensional Model of the Myoglobin Molecule Obtained by X-Ray Analysis". ''Nature''. 181 (4610) 662–6. doi:[https://doi.org/10.1038/181662a0 10.1038/181662a0].</ref> [[న్యూట్రాన్ క్రిస్టలోగ్రఫీ]] తరచుగా ఎక్స్-రే పద్ధతుల ద్వారా పొందిన నిర్మాణాలను మెరుగుపరచడానికి లేదా ఒక నిర్దిష్ట బంధాన్ని పరిష్కరించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది; ఈ పద్ధతులు తరచుగా పరిపూరకరమైనవిగా పరిగణించబడతాయి, ఎందుకంటే ఎక్స్-రేలు ఎలక్ట్రాన్ స్థానాలకు సున్నితంగా ఉంటాయి మరియు భారీ పరమాణువుల నుండి బలంగా చెల్లాచెదురు అవుతాయి, అయితే న్యూట్రాన్లు కేంద్రక స్థానాలకు సున్నితంగా ఉంటాయి మరియు హైడ్రోజన్ మరియు డ్యూటీరియంతో సహా అనేక తేలికపాటి ఐసోటోపుల నుండి కూడా బలంగా చెల్లాచెదురు అవుతాయి.<ref>Meilleur, Flora. (2020-11-20). "A beginner's guide to neutron macromolecular crystallography". ''The Biochemist''. 42 (6) 16–20. doi:[https://doi.org/10.1042/BIO20200078 10.1042/BIO20200078].</ref> | ||
[[ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] కొన్ని ప్రోటీన్ నిర్మాణాలను, ముఖ్యంగా [[ | [[ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] కొన్ని ప్రోటీన్ నిర్మాణాలను నిర్ణయించడానికి ఉపయోగించబడింది, ముఖ్యంగా [[మెమ్బ్రేన్ ప్రోటీన్]]లు మరియు [[వైరల్ క్యాప్సిడ్]]లు. | ||
ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ (మరియు ఇతర పద్ధతులు) ద్వారా నిర్ణయించబడిన మాక్రోమోలిక్యులర్ నిర్మాణాలు [[ప్రోటీన్ డేటా బ్యాంక్]] (PDB)లో ఉంచబడతాయి - ఇది ప్రోటీన్లు మరియు ఇతర జీవసంబంధిత మాక్రోమోలిక్యూల్స్ యొక్క నిర్మాణాల కోసం ఉచితంగా అందుబాటులో ఉండే రిపోజిటరీ.<ref>wwPDB.org. [https://www.wwpdb.org/ wwPDB: Worldwide Protein Data Bank]. ''www.wwpdb.org''.</ref> ఈ నిర్మాణాలను దృశ్యమానం చేయడానికి అనేక [[మాలిక్యులర్ గ్రాఫిక్స్]] కోడ్‌లు అందుబాటులో ఉన్నాయి. | ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ (మరియు ఇతర పద్ధతులు) ద్వారా నిర్ణయించబడిన మాక్రోమోలిక్యులర్ నిర్మాణాలు [[ప్రోటీన్ డేటా బ్యాంక్]] (PDB)లో ఉంచబడతాయి - ఇది ప్రోటీన్లు మరియు ఇతర జీవసంబంధిత మాక్రోమోలిక్యూల్స్ యొక్క నిర్మాణాల కోసం ఉచితంగా అందుబాటులో ఉండే రిపోజిటరీ.<ref>wwPDB.org. [https://www.wwpdb.org/ wwPDB: Worldwide Protein Data Bank]. ''www.wwpdb.org''.</ref> ఈ నిర్మాణాలను దృశ్యమానం చేయడానికి అనేక [[మాలిక్యులర్ గ్రాఫిక్స్]] కోడ్‌లు అందుబాటులో ఉన్నాయి. | ||
== | == నోటేషన్ == | ||
''ప్రధాన వ్యాసం: Miller index'' | ''ప్రధాన వ్యాసం: Miller index'' | ||
* '''<nowiki>[100]</nowiki>''' వంటి ''చతురస్రాకార బ్రాకెట్ల''లోని కోఆర్డినేట్లు | * '''<nowiki>[100]</nowiki>''' వంటి ''చతురస్రాకార బ్రాకెట్ల''లోని కోఆర్డినేట్లు ఒక దిశా వెక్టార్‌ను (నిజమైన అంతరిక్షంలో) సూచిస్తాయి. | ||
* '''<100>''' వంటి ''కోణ బ్రాకెట్లు'' లేదా ''చెవ్రాన్లు'' సౌష్టవ కార్యకలాపాల ద్వారా సంబంధం ఉన్న దిశల ''కుటుంబాన్ని'' సూచిస్తాయి. ఉదాహరణకు క్యూబిక్ [[స్ఫటిక వ్యవస్థ]]లో, '''<100>''' అంటే <nowiki>[100], [010], [001]</nowiki> లేదా ఆ దిశలలో | * '''<100>''' వంటి ''కోణ బ్రాకెట్లు'' లేదా ''చెవ్రాన్లు'' సౌష్టవ కార్యకలాపాల ద్వారా సంబంధం ఉన్న దిశల ''కుటుంబాన్ని'' సూచిస్తాయి. ఉదాహరణకు క్యూబిక్ [[స్ఫటిక వ్యవస్థ]]లో, '''<100>''' అంటే <nowiki>[100], [010], [001]</nowiki> లేదా ఆ దిశలలో దేనికైనా ప్రతికూలత అని అర్థం. | ||
* '''(100)''' వంటి '' | * '''(100)''' వంటి ''పారంతీసెస్''లోని [[మిల్లర్ ఇండెక్స్|మిల్లర్ ఇండెక్స్‌లు]] స్ఫటిక నిర్మాణం యొక్క తలాన్ని మరియు నిర్దిష్ట అంతరంతో ఆ తలం యొక్క సాధారణ పునరావృతాలను సూచిస్తాయి. క్యూబిక్ వ్యవస్థలో, (hkl) తలానికి [[నార్మల్ (జ్యామితి)|నార్మల్]] అనేది [hkl] దిశ, కానీ తక్కువ-సౌష్టవ సందర్భాలలో, (hkl)కి నార్మల్ [hkl]కి సమాంతరంగా ఉండదు. | ||
* '''<nowiki>{100}</nowiki>''' వంటి ''కర్లీ బ్రాకెట్లు'' లేదా ''బ్రేస్‌ల''లోని | * '''<nowiki>{100}</nowiki>''' వంటి ''కర్లీ బ్రాకెట్లు'' లేదా ''బ్రేస్‌ల''లోని ఇండెక్స్‌లు తలాల కుటుంబాన్ని మరియు వాటి నార్మల్స్‌ను సూచిస్తాయి. క్యూబిక్ పదార్థాలలో సౌష్టవం వాటిని సమానంగా చేస్తుంది, కోణ బ్రాకెట్లు దిశల కుటుంబాన్ని సూచించే విధంగానే. నాన్-క్యూబిక్ పదార్థాలలో, <hkl> అనేది {100}కి లంబంగా ఉండవలసిన అవసరం లేదు. | ||
== రిఫరెన్స్ సాహిత్యం == | == రిఫరెన్స్ సాహిత్యం == | ||
''ఇంటర్నేషనల్ టేబుల్స్ ఫర్ క్రిస్టలోగ్రఫీ''<ref>Prince, E.. (2006). "International Tables for Crystallography Vol. C: Mathematical, Physical and Chemical Tables". Wiley. ISBN 978-1-4020-4969-9.</ref> అనేది స్ఫటికాలను ఫార్మాటింగ్ | ''ఇంటర్నేషనల్ టేబుల్స్ ఫర్ క్రిస్టలోగ్రఫీ''<ref>Prince, E.. (2006). "International Tables for Crystallography Vol. C: Mathematical, Physical and Chemical Tables". Wiley. ISBN 978-1-4020-4969-9.</ref> అనేది స్ఫటికాలను ఫార్మాటింగ్ చేయడానికి, వివరించడానికి మరియు పరీక్షించడానికి ప్రామాణిక సంజ్ఞామానాలను వివరించే ఎనిమిది పుస్తకాల సిరీస్. ఈ సిరీస్‌లో ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ, ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ మరియు న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ ద్వారా సేంద్రీయ నిర్మాణాన్ని నిర్ణయించడానికి విశ్లేషణ పద్ధతులు మరియు గణిత విధానాలను కవర్ చేసే పుస్తకాలు ఉన్నాయి. అంతర్జాతీయ పట్టికలు విధానాలు, పద్ధతులు మరియు వివరణలపై దృష్టి సారిస్తాయి మరియు వ్యక్తిగత స్ఫటికాల యొక్క భౌతిక ధర్మాలను జాబితా చేయవు. ప్రతి పుస్తకం సుమారు 1000 పేజీలు ఉంటుంది మరియు పుస్తకాల శీర్షికలు: | ||
:Vol A - ''స్పేస్ గ్రూప్ | :Vol A - ''స్పేస్ గ్రూప్ సిమ్మెట్రీ'', | ||
:Vol A1 - ''స్పేస్ | :Vol A1 - ''సిమ్మెట్రీ రిలేషన్స్ బిట్వీన్ స్పేస్ గ్రూప్స్'', | ||
:Vol B - ''రెసిప్రోకల్ స్పేస్'', | :Vol B - ''రెసిప్రోకల్ స్పేస్'', | ||
:Vol C - ''గణిత, భౌతిక మరియు రసాయన పట్టికలు'', | :Vol C - ''గణిత, భౌతిక మరియు రసాయన పట్టికలు'', | ||
:Vol D - ''స్ఫటికాల భౌతిక ధర్మాలు'', | :Vol D - ''స్ఫటికాల భౌతిక ధర్మాలు'', | ||
:Vol E - '' | :Vol E - ''సబ్‌పీరియోడిక్ గ్రూప్స్'', | ||
:Vol F - ''జీవసంబంధిత మాక్రోమోలిక్యూల్స్ యొక్క క్రిస్టలోగ్రఫీ'', మరియు | :Vol F - ''జీవసంబంధిత మాక్రోమోలిక్యూల్స్ యొక్క క్రిస్టలోగ్రఫీ'', మరియు | ||
:Vol G - ''క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ డేటా యొక్క నిర్వచనం మరియు మార్పిడి''. | :Vol G - ''క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ డేటా యొక్క నిర్వచనం మరియు మార్పిడి''. | ||
| Line 71: | Line 75: | ||
* [[న్యూట్రాన్ క్రిస్టలోగ్రఫీ]] | * [[న్యూట్రాన్ క్రిస్టలోగ్రఫీ]] | ||
* [[ఓపెన్-పూల్ ఆస్ట్రేలియన్ లైట్‌వాటర్ రియాక్టర్|OPAL వద్ద న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] | * [[ఓపెన్-పూల్ ఆస్ట్రేలియన్ లైట్‌వాటర్ రియాక్టర్|OPAL వద్ద న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] | ||
* [[ | * [[ఇన్స్టిట్యూట్ లావే-లాంగ్వెవిన్|ILL వద్ద న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] | ||
* [[NMR క్రిస్టలోగ్రఫీ]] | * [[NMR క్రిస్టలోగ్రఫీ]] | ||
* [[పాయింట్ గ్రూప్]] | * [[పాయింట్ గ్రూప్]] | ||
* [[ | * [[ప్రీసెషన్ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] | ||
* [[ | * [[క్వాసీక్రిస్టల్]] | ||
* [[రిఫ్లెక్షన్ హై-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] | * [[రిఫ్లెక్షన్ హై-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్]] | ||
* [[స్పేస్ గ్రూప్]] | * [[స్పేస్ గ్రూప్]] | ||
* [[ | * [[సిమ్మెట్రిక్ గ్రూప్]] | ||
* [[క్రిస్టలోగ్రఫీ కాలక్రమం]] | * [[క్రిస్టలోగ్రఫీ కాలక్రమం]] | ||
* [[ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ]] | * [[ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ]] | ||
* [[ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ]] | * [[ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ]] | ||
== | == ప్రస్తావనలు == | ||
<references /> | <references /> | ||
| Line 89: | Line 93: | ||
* [https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2020/Crystallography_book.pdf Geometry of Crystals, Polycrystals and Phase Transformations]. | * [https://www.phase-trans.msm.cam.ac.uk/2020/Crystallography_book.pdf Geometry of Crystals, Polycrystals and Phase Transformations]. | ||
* [http://www.AmerCrystalAssn.org/ అమెరికన్ క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ అసోసియేషన్] | * [http://www.AmerCrystalAssn.org/ అమెరికన్ క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ అసోసియేషన్] | ||
* [https://www.xtal.iqf.csic.es/Cristalografia/index-en.html క్రిస్టలోగ్రఫీ | * [https://www.xtal.iqf.csic.es/Cristalografia/index-en.html లెర్నింగ్ క్రిస్టలోగ్రఫీ] | ||
* [http://pd.chem.ucl.ac.uk/pdnn/pdindex.htm | * [http://pd.chem.ucl.ac.uk/pdnn/pdindex.htm వెబ్ కోర్స్ ఆన్ క్రిస్టలోగ్రఫీ] | ||
* [http://img.chem.ucl.ac.uk/sgp/large/sgp.htm క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ స్పేస్ | * [http://img.chem.ucl.ac.uk/sgp/large/sgp.htm క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ స్పేస్ గ్రూప్స్] | ||
[[Category:క్రిస్టలోగ్రఫీ| ]] | [[Category:క్రిస్టలోగ్రఫీ| ]] | ||
Latest revision as of 08:56, 12 October 2026
_Si.png)
క్రిస్టలోగ్రఫీ (Crystallography) అనేది పరమాణు మరియు స్ఫటిక నిర్మాణం మరియు వాటి ధర్మాల అధ్యయనానికి అంకితమైన విజ్ఞాన శాస్త్ర విభాగం.[1] క్రిస్టలోగ్రఫీ అనే పదం ప్రాచీన గ్రీకు పదం κρύσταλλος (κρύσταλλος; "స్పష్టమైన మంచు, రాతి-స్ఫటికం"), మరియు γράφειν (γράφειν; "రాయడం") నుండి ఉద్భవించింది.[2] జూలై 2012లో, ఐక్యరాజ్యసమితి 2014వ సంవత్సరాన్ని అంతర్జాతీయ క్రిస్టలోగ్రఫీ సంవత్సరంగా ప్రకటించడం ద్వారా క్రిస్టలోగ్రఫీ శాస్త్రం యొక్క ప్రాముఖ్యతను గుర్తించింది.[3]
క్రిస్టలోగ్రఫీ అనేది ఒక విస్తృతమైన అంశం, మరియు దీనిలోని అనేక ఉప విభాగాలు, ఉదాహరణకు ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ, స్వయంగా ముఖ్యమైన శాస్త్రీయ అంశాలు. క్రిస్టలోగ్రఫీ అనేది స్ఫటిక నిర్మాణం యొక్క ప్రాథమికాంశాల నుండి స్ఫటిక జ్యామితి యొక్క గణితం వరకు విస్తరించి ఉంది, ఇందులో ఆవర్తన రహిత లేదా క్వాసీక్రిస్టల్లు కూడా ఉంటాయి. పరమాణు స్థాయిలో, ఇది ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ ఉపయోగించి ప్రయోగాత్మక డేటాను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగపడుతుంది, దీనిని ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ సాధనాలు పరమాణువుల వివరణాత్మక స్థానాలుగా మరియు కొన్నిసార్లు ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రతగా మార్చగలవు. పెద్ద స్థాయిలో, ఇది పదార్థాలలోని గ్రెయిన్ బౌండరీ వద్ద సాపేక్ష ధోరణులను పరిశీలించడానికి ఓరియంటేషనల్ ఇమేజింగ్ వంటి ప్రయోగాత్మక సాధనాలను కలిగి ఉంటుంది. క్రిస్టలోగ్రఫీ జీవశాస్త్రం, రసాయన శాస్త్రం మరియు భౌతిక శాస్త్రంలోని అనేక రంగాలలో, అలాగే ఈ రంగాలలో అభివృద్ధి చెందుతున్న పరిణామాలలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది.[4]
చరిత్ర మరియు కాలక్రమం
ప్రధాన వ్యాసం: Timeline of crystallography, History of crystallography before X-rays
20వ శతాబ్దానికి ముందు, స్ఫటికాల అధ్యయనం గోనియోమీటర్ ఉపయోగించి వాటి జ్యామితి యొక్క భౌతిక కొలతలపై ఆధారపడి ఉండేది.[5] ఇందులో స్ఫటిక ముఖాల కోణాలను ఒకదానికొకటి మరియు సైద్ధాంతిక సూచన అక్షాలకు (క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ అక్షాలు) సంబంధించి కొలవడం మరియు సంబంధిత స్ఫటికం యొక్క సౌష్టవాన్ని స్థాపించడం వంటివి ఉంటాయి. 3D అంతరిక్షంలో ప్రతి స్ఫటిక ముఖం యొక్క స్థానం స్టీరియోగ్రాఫిక్ నెట్ (ఉదాహరణకు వుల్ఫ్ నెట్ లేదా లాంబెర్ట్ నెట్) పై ప్లాట్ చేయబడుతుంది. ప్రతి ముఖానికి సంబంధించిన పోల్ నెట్‌పై ప్లాట్ చేయబడుతుంది. ప్రతి బిందువు దాని మిల్లర్ ఇండెక్స్తో లేబుల్ చేయబడుతుంది. తుది ప్లాట్ స్ఫటికం యొక్క సౌష్టవాన్ని స్థాపించడానికి అనుమతిస్తుంది.[6][7]
19వ శతాబ్దపు చివరి దశాబ్దంలో ఎక్స్-రేలు మరియు ఎలక్ట్రాన్ల ఆవిష్కరణ పరమాణు స్థాయిలో స్ఫటిక నిర్మాణాలను నిర్ణయించడానికి వీలు కల్పించింది, ఇది క్రిస్టలోగ్రఫీ యొక్క ఆధునిక యుగానికి దారితీసింది. మొదటి ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ ప్రయోగం 1912లో మాక్స్ వాన్ లావే ద్వారా నిర్వహించబడింది,[8] అయితే ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ మొదటిసారిగా 1927లో డేవిసన్-గెర్మర్ ప్రయోగంలో[9] మరియు జార్జ్ పేగెట్ థామ్సన్ మరియు అలెగ్జాండర్ రీడ్ చేసిన సమాంతర పని ద్వారా గ్రహించబడింది.[10] ఇవి క్రిస్టలోగ్రఫీ యొక్క రెండు ప్రధాన శాఖలుగా అభివృద్ధి చెందాయి, అవి ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ మరియు ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్. 20వ శతాబ్దపు రెండవ భాగంలో అనుకూలీకరించిన పరికరాలు మరియు ఫేజింగ్ అల్గారిథమ్‌ల అభివృద్ధి ద్వారా స్ఫటిక నిర్మాణాలను పరిష్కరించే నాణ్యత మరియు సామర్థ్యం బాగా మెరుగుపడ్డాయి. నేడు, క్రిస్టలోగ్రఫీ అనేది ఒక అంతర్విషయ రంగం, ఇది వివిధ డొమైన్‌లలో సైద్ధాంతిక మరియు ప్రయోగాత్మక ఆవిష్కరణలకు మద్దతు ఇస్తుంది.[11] క్రిస్టలోగ్రఫీ కోసం ఆధునిక శాస్త్రీయ పరికరాలు ప్రయోగశాల పరిమాణపు పరికరాల నుండి, అంటే డిఫ్రాక్టోమీటర్లు మరియు ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్ల నుండి, ప్రత్యేకమైన పెద్ద సౌకర్యాల వరకు, అంటే ఫోటోఇంజెక్టర్లు, సింక్రోట్రాన్ లైట్ సోర్స్లు మరియు ఫ్రీ-ఎలక్ట్రాన్ లేజర్ల వరకు ఉంటాయి.
పద్ధతులు
ప్రధాన వ్యాసం: X-ray crystallography, Electron diffraction, Neutron crystallography, NMR crystallography
క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ పద్ధతులు ప్రధానంగా ఏదైనా రకమైన కిరణం ద్వారా లక్ష్యంగా చేసుకున్న నమూనా యొక్క డిఫ్రాక్షన్ ప్యాటర్న్‌ల విశ్లేషణపై ఆధారపడి ఉంటాయి. ఎక్స్-రేలు సర్వసాధారణంగా ఉపయోగించబడతాయి; ఉపయోగించే ఇతర కిరణాలలో ఎలక్ట్రాన్లు లేదా న్యూట్రాన్లు ఉంటాయి. క్రిస్టలోగ్రాఫర్లు తరచుగా ఉపయోగించే కిరణం రకాన్ని స్పష్టంగా పేర్కొంటారు, ఉదాహరణకు ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్, న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ మరియు ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ అనే పదాలలో. ఈ మూడు రకాల వికిరణాలు నమూనాతో వివిధ మార్గాల్లో సంకర్షణ చెందుతాయి.
- ఎక్స్-రేలు నమూనాలోని ఎలక్ట్రాన్ల ప్రాదేశిక పంపిణీతో సంకర్షణ చెందుతాయి.[12]
- న్యూట్రాన్లు బలమైన కేంద్రక బలాల ద్వారా పరమాణు కేంద్రకాలచే చెల్లాచెదురు చేయబడతాయి, కానీ అదనంగా న్యూట్రాన్ల అయస్కాంత భ్రామకం సున్నా కాదు, కాబట్టి అవి అయస్కాంత క్షేత్రాల ద్వారా కూడా చెల్లాచెదురు చేయబడతాయి. న్యూట్రాన్లు హైడ్రోజన్ కలిగిన పదార్థాల నుండి చెల్లాచెదురు అయినప్పుడు, అవి అధిక శబ్ద స్థాయిలతో డిఫ్రాక్షన్ ప్యాటర్న్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, వీటిని కొన్నిసార్లు హైడ్రోజన్‌కు బదులుగా డ్యూటీరియంను ప్రతిక్షేపించడం ద్వారా పరిష్కరించవచ్చు.[13]
- ఎలక్ట్రాన్లు ఆవేశపూరిత కణాలు మరియు అందువల్ల నమూనా యొక్క పరమాణు కేంద్రకాలు మరియు ఎలక్ట్రాన్లు రెండింటి యొక్క మొత్తం ఆవేశ పంపిణీతో సంకర్షణ చెందుతాయి.[14]
ఎక్స్-రేలు లేదా న్యూట్రాన్లను ఫోకస్ చేయడం కష్టం, కానీ ఎలక్ట్రాన్లు ఆవేశపూరితమైనవి కాబట్టి వాటిని ఫోకస్ చేయవచ్చు మరియు మాగ్నిఫైడ్ చిత్రాలను రూపొందించడానికి ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్లలో ఉపయోగిస్తారు. ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ మరియు స్కానింగ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ, హై-రిజల్యూషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ వంటి సంబంధిత పద్ధతులను ఉపయోగించి అనేక సందర్భాల్లో పరమాణు రిజల్యూషన్‌తో చిత్రాలను పొందడానికి అనేక మార్గాలు ఉన్నాయి, దీని నుండి క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ సమాచారాన్ని పొందవచ్చు. లో-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్, లో-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ మరియు రిఫ్లెక్షన్ హై-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ వంటి ఇతర పద్ధతులు కూడా ఉన్నాయి, వీటిని ఉపరితలాల గురించి క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ సమాచారాన్ని పొందడానికి ఉపయోగించవచ్చు.
వివిధ రంగాలలో అనువర్తనాలు
మెటీరియల్స్ సైన్స్
క్రిస్టలోగ్రఫీని మెటీరియల్ సైంటిస్టులు వివిధ పదార్థాలను వర్గీకరించడానికి ఉపయోగిస్తారు. పెద్ద సింగిల్ స్ఫటికాలలో, పరమాణువుల స్ఫటికాకార అమరిక యొక్క ప్రభావాలను స్థూలంగా చూడటం తరచుగా సులభం, ఎందుకంటే స్ఫటికాల సహజ ఆకారాలు పరమాణు నిర్మాణాన్ని ప్రతిబింబిస్తాయి. అదనంగా, భౌతిక ధర్మాలు తరచుగా క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ లోపాల ద్వారా నియంత్రించబడతాయి, దీనికి స్ఫటిక స్పేస్ గ్రూపులు, పాయింట్ గ్రూపులు మరియు లోపాలు ఎలా మారవచ్చో నియంత్రించే ప్రక్రియలపై అవగాహన అవసరం. చాలా పదార్థాలు సింగిల్ స్ఫటికాలుగా ఉండవు, కానీ స్వభావరీత్యా పాలీ-క్రిస్టలైన్‌గా ఉంటాయి (అవి వేర్వేరు ధోరణులతో చిన్న స్ఫటికాల సమూహంగా ఉంటాయి). అందుకని, పెద్ద సంఖ్యలో స్ఫటికాలు ఉన్న నమూనాల డిఫ్రాక్షన్ ప్యాటర్న్‌లను తీసుకునే పౌడర్ డిఫ్రాక్షన్ పద్ధతులు నిర్మాణ నిర్ణయంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.
ఇతర భౌతిక ధర్మాలు కూడా క్రిస్టలోగ్రఫీతో ముడిపడి ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, మట్టిలోని ఖనిజాలు చిన్న, చదునైన, పలక వంటి నిర్మాణాలను ఏర్పరుస్తాయి. మట్టిని సులభంగా వికృతం చేయవచ్చు ఎందుకంటే పలక వంటి కణాలు పలకల తలంలో ఒకదానిపై ఒకటి జారగలవు, అయినప్పటికీ పలకలకు లంబంగా ఉన్న దిశలో బలంగా అనుసంధానించబడి ఉంటాయి. ఇటువంటి యంత్రాంగాలను క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ టెక్స్చర్ కొలతల ద్వారా అధ్యయనం చేయవచ్చు. క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ అధ్యయనాలు పదార్థం యొక్క నిర్మాణం మరియు దాని ధర్మాల మధ్య సంబంధాన్ని స్పష్టం చేయడంలో సహాయపడతాయి, తద్వారా అనుకూలీకరించిన లక్షణాలతో కొత్త పదార్థాలను అభివృద్ధి చేయడంలో సహాయపడతాయి. ఈ అవగాహన మెటలర్జీ, భూగర్భ శాస్త్రం మరియు మెటీరియల్స్ సైన్స్‌తో సహా వివిధ రంగాలలో చాలా కీలకం. ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ మరియు ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ వంటి క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ పద్ధతులలో పురోగతి పరమాణు స్థాయిలో పదార్థ ప్రవర్తనపై మన అవగాహనను విస్తరిస్తూనే ఉంది.
మరొక ఉదాహరణలో, ఇనుము వేడి చేసినప్పుడు ఫెర్రైట్ అని పిలువబడే బాడీ-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ (bcc) నిర్మాణం నుండి ఆస్టెనైట్ అని పిలువబడే ఫేస్-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ (fcc) నిర్మాణానికి మారుతుంది.[15] fcc నిర్మాణం bcc నిర్మాణం వలె కాకుండా క్లోజ్-ప్యాక్డ్ నిర్మాణం; అందువల్ల ఈ పరివర్తన జరిగినప్పుడు ఇనుము యొక్క పరిమాణం తగ్గుతుంది.
క్రిస్టలోగ్రఫీ ఫేజ్ గుర్తింపులో ఉపయోగపడుతుంది. ఒక పదార్థాన్ని తయారు చేసేటప్పుడు లేదా ఉపయోగించేటప్పుడు, పదార్థంలో ఏ సమ్మేళనాలు మరియు ఏ దశలు ఉన్నాయో తెలుసుకోవడం సాధారణంగా కోరదగినది, ఎందుకంటే వాటి కూర్పు, నిర్మాణం మరియు నిష్పత్తులు పదార్థం యొక్క ధర్మాలను ప్రభావితం చేస్తాయి. ప్రతి దశకు పరమాణువుల యొక్క లక్షణ అమరిక ఉంటుంది. పదార్థంలో ఏ నిర్మాణాలు ఉన్నాయో, తద్వారా ఏ సమ్మేళనాలు ఉన్నాయో గుర్తించడానికి ఎక్స్-రే లేదా న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. క్రిస్టలోగ్రఫీ ఒక స్ఫటికంలోని పరమాణువుల ద్వారా ఏర్పడే సౌష్టవ నమూనాల గణనను కవర్ చేస్తుంది మరియు ఈ కారణంగా ఇది గ్రూప్ థియరీకి సంబంధించినది. మరింత సమాచారం: Oligocrystalline material
జీవశాస్త్రం
ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ అనేది జీవసంబంధిత మాక్రోమోలిక్యూల్ల, ముఖ్యంగా ప్రోటీన్ మరియు DNA మరియు RNA వంటి న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలు యొక్క పరమాణు కన్ఫర్మేషన్లను నిర్ణయించడానికి ప్రాథమిక పద్ధతి. ఒక మాక్రోమోలిక్యూల్ యొక్క మొదటి స్ఫటిక నిర్మాణం 1958లో పరిష్కరించబడింది, ఇది ఎక్స్-రే విశ్లేషణ ద్వారా పొందిన మయోగ్లోబిన్ అణువు యొక్క త్రిమితీయ నమూనా.[16] న్యూట్రాన్ క్రిస్టలోగ్రఫీ తరచుగా ఎక్స్-రే పద్ధతుల ద్వారా పొందిన నిర్మాణాలను మెరుగుపరచడానికి లేదా ఒక నిర్దిష్ట బంధాన్ని పరిష్కరించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది; ఈ పద్ధతులు తరచుగా పరిపూరకరమైనవిగా పరిగణించబడతాయి, ఎందుకంటే ఎక్స్-రేలు ఎలక్ట్రాన్ స్థానాలకు సున్నితంగా ఉంటాయి మరియు భారీ పరమాణువుల నుండి బలంగా చెల్లాచెదురు అవుతాయి, అయితే న్యూట్రాన్లు కేంద్రక స్థానాలకు సున్నితంగా ఉంటాయి మరియు హైడ్రోజన్ మరియు డ్యూటీరియంతో సహా అనేక తేలికపాటి ఐసోటోపుల నుండి కూడా బలంగా చెల్లాచెదురు అవుతాయి.[17] ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ కొన్ని ప్రోటీన్ నిర్మాణాలను నిర్ణయించడానికి ఉపయోగించబడింది, ముఖ్యంగా మెమ్బ్రేన్ ప్రోటీన్లు మరియు వైరల్ క్యాప్సిడ్లు.
ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ (మరియు ఇతర పద్ధతులు) ద్వారా నిర్ణయించబడిన మాక్రోమోలిక్యులర్ నిర్మాణాలు ప్రోటీన్ డేటా బ్యాంక్ (PDB)లో ఉంచబడతాయి - ఇది ప్రోటీన్లు మరియు ఇతర జీవసంబంధిత మాక్రోమోలిక్యూల్స్ యొక్క నిర్మాణాల కోసం ఉచితంగా అందుబాటులో ఉండే రిపోజిటరీ.[18] ఈ నిర్మాణాలను దృశ్యమానం చేయడానికి అనేక మాలిక్యులర్ గ్రాఫిక్స్ కోడ్‌లు అందుబాటులో ఉన్నాయి.
నోటేషన్
ప్రధాన వ్యాసం: Miller index
- [100] వంటి చతురస్రాకార బ్రాకెట్లలోని కోఆర్డినేట్లు ఒక దిశా వెక్టార్‌ను (నిజమైన అంతరిక్షంలో) సూచిస్తాయి.
- <100> వంటి కోణ బ్రాకెట్లు లేదా చెవ్రాన్లు సౌష్టవ కార్యకలాపాల ద్వారా సంబంధం ఉన్న దిశల కుటుంబాన్ని సూచిస్తాయి. ఉదాహరణకు క్యూబిక్ స్ఫటిక వ్యవస్థలో, <100> అంటే [100], [010], [001] లేదా ఆ దిశలలో దేనికైనా ప్రతికూలత అని అర్థం.
- (100) వంటి పారంతీసెస్లోని మిల్లర్ ఇండెక్స్‌లు స్ఫటిక నిర్మాణం యొక్క తలాన్ని మరియు నిర్దిష్ట అంతరంతో ఆ తలం యొక్క సాధారణ పునరావృతాలను సూచిస్తాయి. క్యూబిక్ వ్యవస్థలో, (hkl) తలానికి నార్మల్ అనేది [hkl] దిశ, కానీ తక్కువ-సౌష్టవ సందర్భాలలో, (hkl)కి నార్మల్ [hkl]కి సమాంతరంగా ఉండదు.
- {100} వంటి కర్లీ బ్రాకెట్లు లేదా బ్రేస్‌లలోని ఇండెక్స్‌లు తలాల కుటుంబాన్ని మరియు వాటి నార్మల్స్‌ను సూచిస్తాయి. క్యూబిక్ పదార్థాలలో సౌష్టవం వాటిని సమానంగా చేస్తుంది, కోణ బ్రాకెట్లు దిశల కుటుంబాన్ని సూచించే విధంగానే. నాన్-క్యూబిక్ పదార్థాలలో, <hkl> అనేది {100}కి లంబంగా ఉండవలసిన అవసరం లేదు.
రిఫరెన్స్ సాహిత్యం
ఇంటర్నేషనల్ టేబుల్స్ ఫర్ క్రిస్టలోగ్రఫీ[19] అనేది స్ఫటికాలను ఫార్మాటింగ్ చేయడానికి, వివరించడానికి మరియు పరీక్షించడానికి ప్రామాణిక సంజ్ఞామానాలను వివరించే ఎనిమిది పుస్తకాల సిరీస్. ఈ సిరీస్‌లో ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ, ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ మరియు న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ ద్వారా సేంద్రీయ నిర్మాణాన్ని నిర్ణయించడానికి విశ్లేషణ పద్ధతులు మరియు గణిత విధానాలను కవర్ చేసే పుస్తకాలు ఉన్నాయి. అంతర్జాతీయ పట్టికలు విధానాలు, పద్ధతులు మరియు వివరణలపై దృష్టి సారిస్తాయి మరియు వ్యక్తిగత స్ఫటికాల యొక్క భౌతిక ధర్మాలను జాబితా చేయవు. ప్రతి పుస్తకం సుమారు 1000 పేజీలు ఉంటుంది మరియు పుస్తకాల శీర్షికలు:
- Vol A - స్పేస్ గ్రూప్ సిమ్మెట్రీ,
- Vol A1 - సిమ్మెట్రీ రిలేషన్స్ బిట్వీన్ స్పేస్ గ్రూప్స్,
- Vol B - రెసిప్రోకల్ స్పేస్,
- Vol C - గణిత, భౌతిక మరియు రసాయన పట్టికలు,
- Vol D - స్ఫటికాల భౌతిక ధర్మాలు,
- Vol E - సబ్‌పీరియోడిక్ గ్రూప్స్,
- Vol F - జీవసంబంధిత మాక్రోమోలిక్యూల్స్ యొక్క క్రిస్టలోగ్రఫీ, మరియు
- Vol G - క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ డేటా యొక్క నిర్వచనం మరియు మార్పిడి.
ఇవి కూడా చూడండి
- అటామిక్ ప్యాకింగ్ ఫ్యాక్టర్
- స్ఫటిక నిర్మాణం
- క్రిస్టలోగ్రాఫర్
- క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ డేటాబేస్
- క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ పాయింట్ గ్రూప్
- క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ గ్రూప్
- దానా వర్గీకరణ వ్యవస్థ
- ఎలక్ట్రాన్ క్రిస్టలోగ్రఫీ
- ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్
- ఫ్రాక్షనల్ కోఆర్డినేట్లు
- లో-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్
- మెటీరియల్స్ సైన్స్
- న్యూట్రాన్ క్రిస్టలోగ్రఫీ
- OPAL వద్ద న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్
- ILL వద్ద న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్
- NMR క్రిస్టలోగ్రఫీ
- పాయింట్ గ్రూప్
- ప్రీసెషన్ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్
- క్వాసీక్రిస్టల్
- రిఫ్లెక్షన్ హై-ఎనర్జీ ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్
- స్పేస్ గ్రూప్
- సిమ్మెట్రిక్ గ్రూప్
- క్రిస్టలోగ్రఫీ కాలక్రమం
- ట్రాన్స్‌మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ
- ఎక్స్-రే క్రిస్టలోగ్రఫీ
ప్రస్తావనలు
- ↑ Online Dictionary of Crystallography. Online dictionary of crystallography.
- ↑ (2021-10-21). Online Dictionary of Crystallography. International Union of Crystallography.
- ↑ UN announcement "International Year of Crystallography". iycr2014.org. 12 July 2012
- ↑ International Union of Crystallography. "IUCrJ Scope." IUCr Journals. https://journals.iucr.org/m/services/about.html
- ↑ (1915-07-01). "The Evolution of the Goniometer". Nature. 95 (2386) 564–565. doi:10.1038/095564a0.
- ↑ (2014-01-13). Chemical Crystallography before X-ray Diffraction. Angewandte Chemie International Edition. 53 (3) 638–652. doi:10.1002/anie.201301319.
- ↑ Mascarenhas, Yvonne Primerano. (2020-03-02). "Crystallography before the Discovery of X-Ray Diffraction". Revista Brasileira de Ensino de Física. 42. doi:10.1590/1806-9126-RBEF-2019-0336.
- ↑ (1912). Interferenz-Erscheinungen bei Röntgenstrahlen. Sitzungsberichte der Mathematisch-Physikalischen Classe der Königlich-Bayerischen Akademie der Wissenschaften zu München. 1912 303.
- ↑ (1927). The Scattering of Electrons by a Single Crystal of Nickel. Nature. 119 (2998) 558–560. doi:10.1038/119558a0.
- ↑ (1927). Diffraction of Cathode Rays by a Thin Film. Nature. 119 (3007) 890. doi:10.1038/119890a0.
- ↑ (2015-07-03). The Nobel Science: One Hundred Years of Crystallography. Interdisciplinary Science Reviews. 40 (3) 244–264. doi:10.1179/0308018815Z.000000000116.
- ↑ (2001). "Elements of X-ray diffraction". Prentice Hall. ISBN 978-0-201-61091-8.
- ↑ ISIS Neutron Diffraction with Isotopic Substitution. www.isis.stfc.ac.uk.
- ↑ Cowley, John Maxwell. (1995). "Diffraction physics". Elsevier Science B.V. ISBN 978-0-444-82218-5.
- ↑ Materials Science and Engineering: An Introduction, 10th Edition | Wiley. Wiley.com.
- ↑ (1958). "A Three-Dimensional Model of the Myoglobin Molecule Obtained by X-Ray Analysis". Nature. 181 (4610) 662–6. doi:10.1038/181662a0.
- ↑ Meilleur, Flora. (2020-11-20). "A beginner's guide to neutron macromolecular crystallography". The Biochemist. 42 (6) 16–20. doi:10.1042/BIO20200078.
- ↑ wwPDB.org. wwPDB: Worldwide Protein Data Bank. www.wwpdb.org.
- ↑ Prince, E.. (2006). "International Tables for Crystallography Vol. C: Mathematical, Physical and Chemical Tables". Wiley. ISBN 978-1-4020-4969-9.
బాహ్య లింకులు
- Geometry of Crystals, Polycrystals and Phase Transformations.
- అమెరికన్ క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ అసోసియేషన్
- లెర్నింగ్ క్రిస్టలోగ్రఫీ
- వెబ్ కోర్స్ ఆన్ క్రిస్టలోగ్రఫీ
- క్రిస్టలోగ్రాఫిక్ స్పేస్ గ్రూప్స్
మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Crystallography” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Crystallography ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.
