X 線結晶構造解析は、結晶構造が入射の原因となる結晶の原子および分子構造を決定するために使用される技術です。 X線 ビームは多くの特定の方向に回折します。これらの回折ビームの角度と強度を測定することにより、結晶学者は結晶内の電子密度の 3 次元画像を作成できます。この電子密度に基づいて、結晶内の原子の平均位置、原子の化学結合、結晶学的障害、その他のさまざまな情報を決定できます。

塩、金属、鉱物、半導体、さまざまな無機分子、有機分子、生体分子など、多くの物質が結晶を形成できるため、X 線結晶学は多くの科学分野の発展の基礎となっています。使用され始めた初期の数十年間、この方法は、原子のサイズ、化学結合の長さと種類、さまざまな材料、特に鉱物や合金間の原子レベルの違いを決定しました。この方法により、ビタミン、薬物、タンパク質、DNAなどの核酸を含む多くの生体分子の構造と機能も明らかになりました。X線結晶構造解析新しい物質の原子構造を特徴づけたり、他の実験で類似している物質を特定したりするための主要な方法であり続けています。X 線結晶構造は、材料の異常な電子特性や弾性特性を説明したり、化学相互作用やプロセスを明らかにしたり、抗疾患薬を設計するための基礎として機能したりすることもできます。

で単結晶 X線回折&注意;測定では、結晶はゴニオメーターに取り付けられます。ゴニオメーターは、選択した方向にクリスタルを配置するために使用されます。結晶は細かく焦点を絞った単色 X 線ビームで照射され、反射と呼ばれる規則的な間隔の点の回折パターンが生成されます。フーリエ変換の数学的手法は、さまざまな方向から撮影した 2 次元画像を、サンプルの既知の化学データと組み合わせて、結晶内の電子密度の 3 次元モデルに変換するために使用されます。結晶が小さすぎる場合、または内部構造が十分に均一でない場合、解像度（ぼやけ）が発生し、さらにはエラーが発生する可能性があります。

X 線結晶構造解析は、原子の構造を決定する他のいくつかの方法に関連しています。同様の回折パターンは電子または中性子の散乱によって生成され、これもフーリエ変換によって説明されます。十分なサイズの単結晶が得られない場合は、他のさまざまな X 線法を適用して、より詳細な情報を得ることができます。これらの方法には、ファイバー回折、粉末回折、および (サンプルが結晶化していない場合) 小角 X 線散乱 (サックス)。研究対象の材料がナノ結晶粉末の形でしか得られない場合、または結晶性が低い場合は、電子結晶学法を適用して原子構造を決定できます。

上記すべてについてX線回折 方法では、散乱は弾性的です。散乱 X 線は、入射 X 線と同じ波長を持ちます。対照的に、非弾性 X 線散乱法は、原子の分布ではなく、プラズモン、結晶場と軌道励起、マグネトンとフォノンなどのサンプルの励起を研究するために使用できます。