Rentgenska kristalografija je iznimno precizan, ali i težak i skup način snimanja točne strukture dane molekule ili makromolekule u kristalnoj rešetki. Budući da raznolik skup materijala proizvodi kristale, uključujući soli, metale, minerale, poluvodiče i razne anorganske, organske i biološke molekule, rendgenska kristalografija je neophodna za mnoga znanstvena područja. Kristal je svaki raspored jediničnih stanica koji se redovito ponavlja, veličine od manje od 100 atoma – kristalografija malih molekula – do desetaka tisuća – makromolekularna kristalografija).
Rentgenska kristalografija poznata je po tome što je prvi put korištena za otkrivanje strukture DNK, ali je također korištena za određivanje strukture dijamanta, kuhinjske soli, penicilina, brojnih proteina i cijelih virusa. Sveukupno, preko 400,000 XNUMX struktura opisano je pomoću rendgenske kristalografije. Oni se mogu pronaći u bazi podataka Cambridge Structure.
Za analizu uzorka pomoću rendgenske kristalografije, prvo se mora dobiti kristal visoke čistoće materijala koji se proučava s vrlo pravilnom strukturom. To je često najteži dio jer brojni kristali imaju defekte nanometarske skale što otežava kristalografiju rendgenskim zrakama.
Zatim se uzorak podvrgava intenzivnom snopu x-zraka ujednačene valne duljine. Ove x-zrake proizvode difrakcijski uzorak dok se reflektiraju od uzorka. Ovaj uzorak difrakcije donekle je sličan onome što se opaža kada se više kamenja baci u ribnjak – gdje se valovi križaju vrhovi koji čine uzorak difrakcije.
Polaganim rotiranjem kristala, udaranjem rendgenskim zrakama i pomnim snimanjem difrakcijskih uzoraka u svakoj orijentaciji, može se izvesti mapa gustoće elektrona. Ova mapa elektronske gustoće se zatim koristi za formuliranje hipoteze o atomskoj strukturi kojoj odgovara. Difrakcijski obrasci se zatim analiziraju u svjetlu pretpostavljene strukture i ako se čini vjerojatnim da bi data struktura proizvela promatrani difrakcijski uzorak, donosi se zaključak. Rezultat se zatim učitava u središnje baze podataka prethodno spomenutog tipa.