A cien años del nacimiento de la Cristalografía

Abstract

El 21 de abril de 1912 Max von Laue, Walter Friedrich y Paul Knipping realizaron una experiencia sumamente importante al hacer interactuar un haz de rayos X con un cristal. El resultado fue la aparición de efectos de difracción, lo cual demostró simultáneamente que (i) los rayos X (de naturaleza desconocida hasta esa época) eran ondas electromagnéticas de longitud de onda aproximadamente igual a un milésimo de la correspondiente a la de la luz visible y (ii) los cristales poseen una estructura de átomos tridimensionalmente periódica. La fecha del 21 de abril de 1912 puede ser entonces considerada como la del nacimiento de la rama de la ciencia llamada Cristalografía. En este artículo se describe la evolución de la Cristalografía mediante relatos de algunos avances seleccionados, desde los descubrimientos de las primeras estructuras atómicas de cristales simples (cloruro de sodio, cloruro de potasio, etc.) por los Bragg (padre e hijo), poco tiempo después del descubrimiento de Laue, hasta otras de gran complejidad como las correspondientes a proteínas cristalizadas, en la segunda mitad del siglo XX. Serán también descriptos los progresos notables en la calidad de las fuentes de rayos X, desde los viejos tubos, pasando por los sincrotrones, hasta los muy recientes láseres de rayos X pulsados que permiten determinar estructuras complejas en tiempos extremadamente cortos (decenas de femtosegundos). La Cristalografía es la rama de la ciencia que investiga las estructuras de todos los tipos de materiales y las relaciones con las propiedades de los mismos. Descubrimientos recientes de clara importancia demuestran que la Cristalografía está en franca expansión y que se esperan nuevos avances que deberán ser (como lo fueron hasta ahora) fundamentales para el avance de la ciencia y la tecnología de materiales.

On 21 April 1912 Max von Laue, Walter Friedrich and Paul Knipping performed the first experiment of X-ray diffraction by a crystal. The result was the appearance of diffraction effects, which simultaneously demonstrated that (i) X-rays (whose nature was unknown) are electromagnetic waves with a wavelength nearly equal to 10⁻³ times that of visible light, and (ii) crystals exhibit a periodic atomic structure. Then 21 April 1912 can be considered as the date of birth of the branch of science named Crystallography. In this article, selected advances in Crystallography are described, from the determination of the structures of simple crystals (sodium chloride, potassium chloride, etc.) by the Bragg’s (father and son), just after the Laue discovery, to those of systems of great complexity such as crystallized proteins, during the second half of the XX century. The progresses in the quality of the X-ray sources will also be described, starting from the old tubes, followed by the synchrotrons and very recently by the pulsed X-ray lasers that allow for the determination of complex structures in very short time periods (a few tenth of femtoseconds). Crystallography is the branch of science dedicated to the study of the atomic structures of all types of materials and the relations with their properties. Recent discoveries of clear relevance have demonstrated that Crystallography is rapidly expanding and new advances are expected that will be fundamental (as it was until now) for the progress of science and technology of materials.