Diffusion anormale des rayons X - Anomalous X-ray scattering
La diffusion anormale des rayons X ( AXRS ou XRAS ) est une technique de détermination non destructive dans le cadre de la diffraction des rayons X qui utilise la dispersion anormale qui se produit lorsqu'une longueur d'onde est sélectionnée à proximité d'un bord d'absorption de l'un des constituants. éléments de l'échantillon. Il est utilisé dans la recherche sur les matériaux pour étudier les différences de structure de taille nanométrique.
Facteurs de diffusion atomique
En diffraction des rayons X, le facteur de diffusion f pour un atome est à peu près proportionnel au nombre d'électrons qu'il possède. Cependant, pour des longueurs d'onde qui se rapprochent de celles pour lesquelles l'atome absorbe fortement le rayonnement, le facteur de diffusion subit un changement dû à une dispersion anormale. La dispersion affecte non seulement l'amplitude du facteur mais confère également un déphasage dans la collision élastique du photon. Le facteur de diffusion peut donc être décrit comme un nombre complexe
- f= f o + Δf' + i.Δf"
Variation de contraste
Les aspects anormaux de la diffusion des rayons X sont devenus l'objet d'un intérêt considérable dans la communauté scientifique en raison de la disponibilité du rayonnement synchrotron . Contrairement aux sources de rayons X de bureau qui fonctionnent à un ensemble limité de longueurs d'onde fixes, le rayonnement synchrotron est généré en accélérant des électrons et en utilisant un onduleur (dispositif d'aimants dipolaires placés périodiquement) pour « agiter » les électrons sur leur chemin, pour générer le longueur d'onde recherchée des rayons X. Cela permet aux scientifiques de faire varier la longueur d'onde, ce qui permet à son tour de faire varier le facteur de diffusion pour un élément particulier dans l'échantillon à l'étude. Ainsi, un élément particulier peut être mis en évidence. C'est ce qu'on appelle la variation de contraste . En plus de cet effet, la diffusion anormale est plus sensible à toute déviation de la sphéricité du nuage d'électrons autour de l'atome. Cela peut conduire à des effets de résonance impliquant des transitions dans la couche externe de l'atome : diffusion anormale des rayons X par résonance .
Cristallographie des protéines
En cristallographie des protéines, la diffusion anormale fait référence à un changement dans la phase d'un rayon X diffractant qui est unique par rapport au reste des atomes d'un cristal en raison de la forte absorbance des rayons X. La quantité d'énergie absorbée par les atomes individuels dépend de leur numéro atomique. Les atomes relativement légers trouvés dans les protéines telles que le carbone, l'azote et l'oxygène ne contribuent pas à la diffusion anormale aux longueurs d'onde normales des rayons X utilisées pour la cristallographie aux rayons X. Ainsi, afin d'observer une diffusion anormale, un atome lourd doit être natif de la protéine ou un dérivé d'atome lourd doit être fabriqué. De plus, la longueur d'onde des rayons X doit être proche du bord d'absorption de l'atome lourd.
Dispersion anormale
Les références
- ^ Diffraction des rayons X dans les cristaux, les cristaux imparfaits et les corps amorphes. A. Guinier. Douvres 1994 ISBN 0-486-68011-8 publication originale 1963
- ^ Glusker JP et al. (1994). Analyse de la structure cristalline pour les chimistes et les biologistes. Wiley-VCH
- ^ Rhodes, G. (2000). La cristallographie rendue limpide (2e éd.). San Diego : Presse académique.