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27项诺贝尔奖不可或缺的▓配方

来源: 时间:2019-07-30

上世纪,有27项诺贝尔奖被授给直接使用X射线结晶学所获得的▓发现。对于约克郡出生的▓布拉格父子的▓实验产生的▓重大科学影响,奥地利化学家麦克斯·佩鲁茨的▓评价最切中肯綮:“27项诺贝尔奖不可或缺的▓配方”。

为什么水在100摄氏度沸腾而甲烷在零下161摄氏度就能沸腾?为什么鲜红如血而碧草青青?为什么钻石坚如磐石而蜡却很柔软?为什么同样遭受锤击,冰川会漂流而铁会变硬?肌肉如何收缩?阳光如何使万物繁茂生长?生物体如何能进化成更复杂的▓形式等等,所有这些问题的▓答案都来自于结构分析。

1953年,英国物理化学家与晶体学家罗莎琳德·埃尔西·富兰克林使用X射线结晶学,拍摄了DNA晶体衍射图片“照片51号”,这幅图片以及关于此物质的▓相关数据,是□□詹皇·沃森与佛朗西斯·克里克解出DNA的▓双螺旋结构的▓关键线索,这幅照片亦被称为“有史以来最重要的▓图片”。

DNA可能是□□被X射线所确定的▓所有结构中,最重要也最为人所熟知的▓,但它只是□□被X射线确定的▓数千个结构之一:从餐桌上的▓食盐到药品;从各种材料到复杂的▓大蛋白,对这些结构的▓了解也促进了大家对生命本身进化的▓理解。

实验所用晶体越来越小

尽管如此,化学家们对X射线结晶学的▓感情非常复杂,可谓爱恨交织,因为这一技术并非万能,其仍然有一个重大的▓局限,那就是□□,这一方法要用到特定品质和大小的▓晶体。品质好的▓盐晶体易得,但蛋白质这样复杂分子的▓晶体则难求,正因如此,很多科学家们的▓主要工作就是□□研究如何制造出特定蛋白的▓高质量晶体。

从某种程度上来说,解决晶体问题也成为推动X射线结晶学不断前进的▓动力。一种解决办法是□□使用功能更加强大的▓X射线,就像熊熊燃烧的▓火炬比蜡烛更明亮一样,X射线光束的▓能量越多,得到高质量衍射图案所需要的▓晶体也就越小。

100年前,布拉格父子使用的▓X射线源是□□类似于灯泡的▓一块小小的▓玻璃管,它产生的▓X射线的▓强度只够揭示盐晶体的▓结构;而现代的▓光源则来自于名为同步加速器的▓大型粒子加速器,比如英国著名的▓第三代同步辐射光源“钻石光源”等。这些大型设备可能长达数百米,产生光束的▓强度为太阳光的▓数万倍。使用这些不可思议的▓光束,科学家们能从越来越小的▓晶体中将其结构提取出来,或许,最终不再需要晶体。

(转自广东省辐射防护协会)

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