Slechts een eeuw na de eerste studies van de structurele kristallografie is de mate van complexiteit die we kunnen onderzoeken met enkele miljoenen vermenigvuldigd. Maar dit is nog maar het begin. De nieuwe synchrotronstraling en vrije-elektronen laserfaciliteiten, samen met de nieuwe kristallografische methoden en computers die steeds krachtiger zijn waar ze kunnen worden geïmplementeerd, voorspelt een versnelde groei van de studiegebieden met behulp van kristallografische kennis.
Synchrotronen zijn deeltjesversnellers die in staat zijn om een röntgenstraal van verschillende grootteordes intensiever te produceren dan conventionele laboratoriumapparatuur.
Deze röntgenstralen maken het mogelijk om experimenten uit te voeren die voorheen onhaalbaar waren, zoals die welke een zeer lage diffractieve intensiteit produceren als gevolg van de aard van het kristal of het bestudeerde proces. In 1972 werd de eerste speciale synchrotron in gebruik genomen in Stanford, VS (eerste generatie), en vanaf daar zijn ze voortdurend in ontwikkeling, tot de modernste synchrotrons van de derde generatie, zoals de European Synchrotron Radiation Facility (Grenoble, Frankrijk) of de Spaanse synchrotron ALBA, in Barcelona.
Synchrotron lichtfaciliteiten zijn de kathedralen van de kristallografie, de grote laboratoria waar de kristallografen bedevaart maken om de intieme structuur en het gedrag van de materie te ontrafelen en te ontdekken hoe het leven werkt.
Om te bestuderen hoe de moleculaire machines van het leven werken, is het nodig om steeds meer complexe en gedetailleerde moleculen te bestuderen. We zijn momenteel in staat om bijvoorbeeld te begrijpen hoe T-cel receptoren (in het rood) indringers van het lichaam (bijvoorbeeld een peptide, in het blauw) herkennen en blokkeren.
Sommige problemen van groot belang in de materiaalkunde of in de nanotechnologie zijn zeer moeilijk te bestuderen omdat het diffractiesignaal dat ze produceren van zeer lage intensiteit is. Synchrotron-stralingsbronnen maken het mogelijk om deze problemen aan te pakken. Een typisch voorbeeld is de studie van magnetische materialen en interfasen. In de figuur zijn de kristallijne en magnetische structuren van de interfase tussen een supergeleider en een ferromagnetisch materiaal weergegeven.
VRIJE ELEKTRONENLASER (XFEL)
De toekomst van röntgendiffractie ligt in de nieuwe bronnen van röntgenstraling van vrije elektronenlasers (XFEL, X-Ray Free Electron Laser). Deze nieuwe bron van röntgenstraling is enkele orden van grootte intenser dan de laatste generatie synchrotronen, waardoor het gebruik van nanometrische kristallen en belichtingstijden van slechts enkele femtoseconden (een kwart miljoenste van een seconde) mogelijk is, waardoor structurele informatie in extreem korte tijd en met behulp van extreem kleine kristallen wordt verkregen. In feite ontwijkt deze nieuwe stralingsbron op een bepaalde manier het grote probleem van kristallisatie.
Vrije-elektronenlasers produceren ultrakorte stralingspulsen met een uitzonderlijk hoge intensiteit, wat de deur opent naar het bestuderen van extreem snelle chemische en biologische processen. Het is bijvoorbeeld al mogelijk om te bestuderen hoe elektronen tussen de fragmenten van een exploderend molecuul springen.
Kaart van de intensiteiten gemaakt met behulp van tweehonderdduizend diffractiepatronen van het enzym kathepsine B van de parasiet Trypanosoma brucei verkregen met vrije elektronenlaser.
Structurele informatie afgeleid van die kaart
Maar wat echt revolutionair is aan deze nieuwe techniek is dat zulke buitengewoon korte belichtingstijden het mogelijk maken om dynamische informatie te verkrijgen over wat er binnenin een molecuul of een biologische macromolecuul gebeurt. De toekomst kan niet boeiender zijn. We gaan niet alleen de structuur van de materie leren kennen, maar we gaan ook in real time zien hoe atomen bewegen, hoe reacties worden geproduceerd, hoe het leven werkt.
karaf, whiskykaraf, whiskey karaf, kristallen karaf, wijnkaraffen, wijnkaraf, kristal karaf, decanteer karaf, whiskey karaf kristal, kristal karaf, glazen karaf, karaf graveren, champagneglazen, whisky glazen, whiskey glazen.
