Röntgenkristallografia on erittäin tarkka, mutta myös vaikea ja kallis tapa kuvata tietyn molekyylin tai makromolekyylin tarkka rakenne kidehilassa. Koska monipuolinen materiaalisarja tuottaa kiteitä, mukaan lukien suolat, metallit, mineraalit, puolijohteet ja erilaiset epäorgaaniset, orgaaniset ja biologiset molekyylit, röntgenkristallografia on olennainen monille tieteenaloille. Kide on mikä tahansa säännöllisesti toistuva yksikkösolujen järjestely, jonka koko vaihtelee alle 100 atomista – pienimolekyylinen kristallografia – kymmeniin tuhansiin – makromolekyylikristallografia).
Röntgenkristallografia on kuuluisa työkalusta, jota käytettiin ensimmäisen kerran DNA:n rakenteen selvittämiseen, mutta sitä käytettiin myös timantin, ruokasuolan, penisilliinin, lukuisten proteiinien ja kokonaisten virusten rakenteen määrittämiseen. Kaiken kaikkiaan yli 400,000 XNUMX rakennetta on kuvattu röntgenkristallografian avulla. Ne löytyvät Cambridgen rakennetietokannasta.
Näytteen analysoimiseksi röntgenkristallografialla on ensin saatava tutkittavasta materiaalista erittäin säännöllisen rakenteen omaava erittäin puhdas kide. Tämä on usein vaikein osa, koska monissa kiteissä on nanometrin mittakaavan vikoja, jotka tekevät röntgenkristallografiasta vaikeaa.
Seuraavaksi näyte altistetaan tasaisen aallonpituuden intensiiviselle röntgensäteelle. Nämä röntgensäteet tuottavat diffraktiokuvion, kun ne heijastavat näytteestä. Tämä diffraktiokuvio on jossain määrin samanlainen kuin se, joka havaitaan, kun useita kiviä heitetään lammeen – jossa aallot risteävät huippuja, jotka muodostavat diffraktiokuvion.
Pyörittämällä kidettä hitaasti, lyömällä sitä röntgensäteillä ja tallentamalla tarkasti diffraktiokuvioita kussakin suunnassa, voidaan johtaa elektronitiheyskartta. Tämän elektronitiheyskartan avulla laaditaan sitten hypoteesi atomirakenteesta, jota se vastaa. Diffraktiokuvioita analysoidaan sitten oletetun rakenteen valossa, ja jos näyttää uskottavalta, että annettu rakenne tuottaisi havaitun diffraktiokuvion, tehdään johtopäätös. Tulos ladataan sitten aiemmin mainitun tyyppisiin keskustietokantoihin.