Почему кристаллохимикам все труднее доверять друг другу

N+1Наука

Деплатформинг структур. Почему кристаллохимикам все труднее доверять друг другу

Почему кристаллохимикам все труднее доверять друг другу

Михаил Бойм

Кембриджская база структурных данных (Cambridge Structural Database, CSD) — это большая база кристаллических структур, которая специализируется на органических и металлоорганических соединениях. В ней и ей подобных ученые размещают кристаллические структуры веществ — а также ищут здесь нужные для их работы соединения (от экспериментов до моделирования).

Рост количества структур в кембриджской базе данных с ее основания до 2018 года. ChemLibrarian / Wikimedia Commons

Каждая структура — это текстовый файл, который содержит информацию об условиях эксперимента по дифракции и данные о строении вещества: координаты атомов, параметры кристаллической решетки, распределение электронной плотности в молекуле и так далее.

Чтобы получить эту информацию, химики специально выращивают монокристаллы нужного вещества и проводят его рентгеноструктурный анализ (РСА). А чтобы данные о кристаллической структуре попали в общий перечень, их нужно опубликовать в рецензируемом научном журнале — либо в форме краткого сообщения прямо на сайте кристаллографической базы данных (перед одобрением его тоже рецензируют).

Анализ проводят на рентгеновском дифрактометре. Это лабораторный прибор, стальной шкаф с источником ионизирующего излучения внутри: в нем вращающийся кристалл вещества облучается рентгеновским излучением, а датчики регистрируют картину дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке образца. По сути, химик получает данные о форме и интенсивности дифракционных пиков в зависимости от угла рассеяния. Из них на компьютере рассчитывается структура кристалла: сингония решетки и параметры элементарной ячейки, а по ним уже можно делать выводы о строении отдельных молекул, из которых состоит этот кристалл.

Дифракционная картина монокристалла белка. Jeff Dahl / Wikimedia Commons
Спектр рентгеновской дифракции монокристалла циркония. По вертикальной оси отложена интенсивность выходящего излучения, а по горизонтальной — угол отражения. J. Malley et al. / The European Physical Journal Applied Physics, 2015

Сейчас РСА — рутинный метод. Дифрактометры стоят в каждом уважающем себя институте (по крайней мере, если брать США, Европу и Китай). Если у вас есть монокристалл, определить его структуру не составляет особенного труда. Поэтому кристаллохимики занимаются не столько совершенствованием метода, сколько анализом уже полученных структур, которые берут как раз из баз данных, типа CSD. По ним определяют, как кристаллизуются вещества с разным типом решеток, ищут закономерности в строении вещества и специфике межмолекулярных и межатомных взаимодействий в зависимости от состава и условий синтеза кристалла.

Самое сложное в этом деле — не анализ, а получение монокристалла, структуру которого вы хотите описать, засунув в дифрактометр. Кристаллизация может занять пару минут, а может не случиться вообще, сколько бы не старался экспериментатор.

При этом в сообществе сегодня принято приводить данные РСА в любой научной статье о строении нового вещества — хотя бы для одного из серии соединений с похожей структурой. А лучше, конечно, для конечного вещества в цепочке превращений. Есть случаи, когда для определения структуры достаточно и анализа попроще, но если химик стремится опубликовать статью по синтезу нового вещества со сложной структурой в журнале высокого уровня, скорее всего, ему придется выращивать монокристаллы.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«Средневековье в латах» «Средневековье в латах»

Как умирали и какие раны наносили друг другу средневековые воины

N+1
«Ничего не успеваю!»: 5 главных причин нехватки времени «Ничего не успеваю!»: 5 главных причин нехватки времени

Рассмотрим наиболее частые причины нехватки времени

Psychologies
Доказано: физическая активность на свежем воздухе полезнее, чем в помещении Доказано: физическая активность на свежем воздухе полезнее, чем в помещении

Как свежий воздух усиливает эффект от физической активности

ТехИнсайдер
6 фруктов, которые богаты белком 6 фруктов, которые богаты белком

Если вы следите за потреблением белка, обратите внимание на эти фрукты

ТехИнсайдер
Стесняюсь спросить: как распознать болезнь Альцгеймера? Стесняюсь спросить: как распознать болезнь Альцгеймера?

Альцгеймер: как распознать на ранних этапах и встречается ли он у молодых?

Правила жизни
Фарт инженера Павлуцкого Фарт инженера Павлуцкого

В местах этих на долю человека выпадет немало испытаний

Наука и жизнь
Репрессии, геноцид, войны: 20 фильмов о коллективной травме и катастрофах прошлого Репрессии, геноцид, войны: 20 фильмов о коллективной травме и катастрофах прошлого

Фильмы об исторических катастрофах и о попытках осмыслить природу зла

Forbes
Как появилось знаменитое розовое платье Мэрилин Монро Как появилось знаменитое розовое платье Мэрилин Монро

Кто одевал Монро и почему сработал один из самых известных нарядов Монро?

Правила жизни
«Сила женщины в ее слабости»: почему важно быть разной «Сила женщины в ее слабости»: почему важно быть разной

Чередование противоположностей поможет женщинам стать полноценными личностями

Psychologies
Многочасовое сидение может вызывать проблемы со здоровьем. Как минимизировать риски? Многочасовое сидение может вызывать проблемы со здоровьем. Как минимизировать риски?

Что делать, если ваша работа связана с сидячим образом жизни?

ТехИнсайдер
Возобновляемый ресурс: как отработанное ядерное топливо может залить мир энергией Возобновляемый ресурс: как отработанное ядерное топливо может залить мир энергией

Могут ли отходы от ядерного топлива стать ценнейшей энергией?

Forbes
Миф или правда: смартфоны с мощным процессором быстрее садятся? Миф или правда: смартфоны с мощным процессором быстрее садятся?

Процессоры для смартфонов — производительность за энергопотребление?

CHIP
Польза и вред спортивного питания: улучшают ли пищевые добавки физическую форму Польза и вред спортивного питания: улучшают ли пищевые добавки физическую форму

Врач — о плюсах и минусах спортивного питания

ТехИнсайдер
Растеряши и непоседы Растеряши и непоседы

Что такое СДВГ у детей и взрослых

Лиза
«Господи! Помоги мне выжить среди этой смертной любви»: история самой известной работы Дмитрия Врубеля «Господи! Помоги мне выжить среди этой смертной любви»: история самой известной работы Дмитрия Врубеля

История работы, ставшей символом воссоединения Германии

СНОБ
Абонемент или абонент? Отличие или различие? 10 сложных паронимов, в которых старшеклассники всегда ошибаются на ЕГЭ Абонемент или абонент? Отличие или различие? 10 сложных паронимов, в которых старшеклассники всегда ошибаются на ЕГЭ

Случаи, в которых ошибаются даже отличники по русскому языку

ТехИнсайдер
Как создать полезное приложение: простые правила продуманной навигации Как создать полезное приложение: простые правила продуманной навигации

Как продумать пользовательский путь в приложении?

ТехИнсайдер
Как не испортить первый ужин на свидании Как не испортить первый ужин на свидании

Как готовить? Учимся делать это красиво (а некрасиво — не делать)

Maxim
Бескровная дуэль, катание на костях и другие забытые виды спорта: отрывок из книги Бескровная дуэль, катание на костях и другие забытые виды спорта: отрывок из книги

Отрывок из книги Эдварда Брука-Хитчинга — о том, как наши предки проводили досуг

СНОБ
Чего добился «Спартак» за 18 лет при Федуне Чего добился «Спартак» за 18 лет при Федуне

Насколько был значим Леонид Федун для клуба «Спартак»?

Forbes
Людмила Петрановская: Про возраст, время и подснежники Людмила Петрановская: Про возраст, время и подснежники

Отрывок из книги психолога Людмилы Петрановской «Взрослые и дети. #Многобукв»

СНОБ
Полив этиловым спиртом защитил резуховидку от засухи Полив этиловым спиртом защитил резуховидку от засухи

Генетики предложили повысить засухоустойчивость растений с помощью этанола

N+1
Кинематограф управляет вашими эмоциями. На что нужно обратить внимание Кинематограф управляет вашими эмоциями. На что нужно обратить внимание

Десятилетие за десятилетием киноискусство овладевает умами

ТехИнсайдер
Смотреть в корень Смотреть в корень

Может ли секс быть ресурсом?

Psychologies
Тонизирующий массаж роллами для хорошей осанки и против целлюлита Тонизирующий массаж роллами для хорошей осанки и против целлюлита

Для чего нужны роллы с рельефной поверхностью и как ими пользоваться?

Лиза
Зависимость от новостей связана не только с проблемами психологического здоровья, но и физического Зависимость от новостей связана не только с проблемами психологического здоровья, но и физического

Думскроллеры чаще страдают от стресса и физического недомогания

ТехИнсайдер
10 недооцененных советских фильмов 10 недооцененных советских фильмов

Советские фильмы, которые незаслуженно остались в тени

Правила жизни
Металлические стекла оказались частично жидкими Металлические стекла оказались частично жидкими

Доказано, что часть атомов в металлических стеклах движется подобно жидкости

N+1
Илон Маск в переработке. Как выпускник Принстона создал крупнейшую в мире частную компанию по утилизации мусора с оборотом $70 млн в год Илон Маск в переработке. Как выпускник Принстона создал крупнейшую в мире частную компанию по утилизации мусора с оборотом $70 млн в год

История компании по утилизации отходов TerraCycle

Inc.
Портрет пейзажа Портрет пейзажа

«Дети спящего великана»: один из лучших фильмов фестиваля Doker

Weekend
Открыть в приложении