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Cri
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ogr
afia
Ap
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Ignez
Caracelli
Cristalografia Aplicada
So Carlos, 6 de setembro de 2017.
Ignez Caracelli
Aula 1 Introduo
Cri
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Ignez
Caracelli
Mtodos Instrumentais
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O Processo de Medida
estmulo
resposta direta, anlise, interpretao
fonte de energia
Cri
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ogr
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Ignez
Caracelli
Estmulo
3
fonte de energia
O Espectro Eletromagntico
Cri
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ogr
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Ap
licad
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Ignez
Caracelli
Estmulo
4
fonte de energia
O Espectro Eletromagntico
10-14 m
106 m
1022 Hz
102 Hz
= 1020 m f = 1020 Hz
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Ignez
Caracelli
Tipos de medida
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espectroscopia de emisso (raios X, UV, visvel, ...)
fluorescncia
fosforescncia
luminescncia
emisso de radiao
espectrofotometria e fotometria (raios X, UV, visvel, IR)
espectroscopia fotoacstica
ressonncia magntica nuclear
ressonncia paramagntica eletrnica
absoro de
radiao
difrao de raios X
difrao de nutrons
difrao de eltrons
difrao da radiao
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Ignez
Caracelli
Tipos de medida
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turbidimetria
nefelometria
espectroscopia Raman
espalhamento da radiao
refractometria
interferometria
refrao de
radiao
polarimetria
disperso ptica rotatria
dicrosmo circular
rotao da radiao
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Ignez
Caracelli
Tipos de medida
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emisso de radiao
absoro de radiao
difrao da radiao
espalhamento da radiao
refrao de radiao
rotao da radiao
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Caracelli
pergunta mtodo
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Caracelli
pergunta mtodo
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1 = 1010 m
1,420 ( CC em anel aromtico)
1,530 (CC)
1,300 (C=C)
1,0 (CH)
molcula: trichloro-(1-chloro-3-hydroxy-3-phenylprop-1-en-2-yl)-tellurium CSD: WERWUM Cunha,Zukerman-Schpector, Caracelli & Comasseto. J Organometallic Chem. 691, 4807-4815, 2006
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Caracelli
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Introduo DRX
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Caracelli
Cristalografia
multidisciplinar
interdisciplinar
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Caracelli
qumica
fsica
biofsica
computao
bioqumica farmcia
matemtica
cincia dos materiais
cristalografia
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Cristalografia
hardware
software
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Caracelli Cunha,Zukerman-Schpector, Caracelli & Comasseto. (2006). J Organometallic Chem. 691, 4807-4815. 14
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Caracelli Cunha,Zukerman-Schpector, Caracelli & Comasseto. (2006). J Organometallic Chem. 691, 4807-4815. 15
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x y z
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Caracelli
Estruturas tridimensionais
molculas pequenas
20-200 tomos com H
CSD:WERWUM ICSD:82080 17
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Caracelli
Estruturas tridimensionais
molculas grandes
10000 tomos no H
PDB:1mbn
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Caracelli
Estruturas tridimensionais
molculas grandes
10.000 tomos no-H
PDB:1mbn
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Estruturas tridimensionais
molculas grandes
PDB: 1vzk PDB: 1g3x 20
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Caracelli
Estruturas tridimensionais
molculas grandes
PDB: 1vzk PDB: 1g3x 21
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Caracelli
Estruturas tridimensionais
molculas grandes
PDB: 1vzk PDB: 1g3x 22
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Caracelli
O que cristalografia?
Incio: estudo das formas macroscpicas cristalinas
cristal foi tradicionalmente definido em termos da estrutura e simetria dessas formas.
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Cri
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Ignez
Caracelli
O que cristalografia?
Cristalografia Moderna:
foi redefinida por difrao de raios X.
objetivo principal: estudo de arranjos atmicos em materiais cristalinos
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Caracelli
O que um cristal?
uma regio da matria dentro da qual os tomos esto arranjados em um padro peridico tridimensional
Este arranjo em um material cristalino conhecido como estrutura cristalina.
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Caracelli
Cela unitria
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Cela Unitria:
Estrutura geomtrica bsica (menor tijolo) que repetido no espao gera a rede cristalina
x
y
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Caracelli
Cela unitria
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z
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Ignez
Caracelli
Cela unitria
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molcula cela unitria
cristal
Cela Unitria:
Estrutura geomtrica bsica (menor tijolo) que repetido no espao gera a rede cristalina
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Slidos: Cristal Amorfo
Monocristal
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Um cristal ideal tem uma estrutura atmica que se repete periodicamente em um dado volume. A estrutura tem simetria translacional.
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Caracelli
Cristal Amorfo
Monocristal Policristal
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Um slido policristalino ou policristal compreende muitos gros individuais ou cristalitos. Cada gro pode ser tratado como um monocristal, dentro do qual a estrutura atmica tem ordem de longo alcance (long-range order). No h correlao entres gros vizinhos. Em uma escala suficientemente grande no h periodicidade dentro da amostra.
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Caracelli
Cristal Amorfo
. . . . . . . . . . .
. . .
.
. .. . .
. . . . .
. . . . . . . . . . . .
Monocristalino Policristalino Amorfo
31
Materiais amorfos, como vidros, no apresentam ordem em longo alcance, e nem simetria translacional. A estrutura de um slido amorfo no totalmente aleatria as distncias entre tomos na estrutura bem definida, como ocorre em um cristal. Mas a ordem de curto alcance.
Cri
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Caracelli
Cristal Amorfo
. . . . . . . . . . .
. . .
.
. .. . .
. . . . .
. . . . . . . . . . . .
Monocristalino Policristalino Amorfo
32
Tabela 1. Caractersticas dos materiais slidos ordem periodicidade cristais sim sim
policristais sim (em cada regio) sim (em cada regio)
materiais amorfos no no quasicristais sim no
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Caracelli
formao de cristal de lisozima
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formato mpeg: http://shelx.uni-ac.gwdg.de/xtal/xtal.htm#xtalgrowth
formato gif: http://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/
gotcula com cerca de 10 L contendo soluo de protena + precipitantes, vista sob um microscpio tempo real do filme ~ 36 h; os cristais crescem em at ~ 18 h
Cri
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Ignez
Caracelli
O que cristalografia?
A cristalografia por difrao de raio X preocupa-se com a descoberta, descrio, entendimento das estrutura cristalina.
A difrao utilizada como uma ferramenta.
Normalmente os softwares utilizados para a determinao da estrutura cristalina obscurecem os princpios envolvidos.
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Ignez
Caracelli
Quais princpios da cristalografia so importantes para a compreenso dos
resultados?
convenes da descrio da rede, cela unitria, planos e espaamento da rede, ndices de Miller
estrutura cristalina e elementos de simetria
a rede recproca
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Ignez
Caracelli
Informaes que podem ser obtidas
a estrutura 3D de um monocristal (orgnico, inorgnico, protena, DNA, polmeros,...)
empacotamento cristalino
informaes para clculos tericos
informaes sobre resultados de sntese...
informaes sobre mecanismos de reao
informaes sobre interaes moleculares
36
http://shelx.uni-ac.gwdg.de/xtal/xtal.htmhttp://shelx.uni-ac.gwdg.de/xtal/xtal.htmhttp://shelx.uni-ac.gwdg.de/xtal/xtal.htmhttp://www.xtal.iqfr.csic.es/Cristalografia/
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Caracelli
Informaes que podem ser obtidas
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Caracelli
Informaes que podem ser obtidas (p)
determinao quantitativa sobre fases em misturas
determinao sobre tamanho de cristalitos etc
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Caracelli
Importncia do empacotamento
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Caracelli
Importncia do Empacotamento
40
As formas diferentes de empacotamento em um cristal do lugar s chamadas fases polimrficas, que conferem aos cristais (e portanto aos materiais) propriedades distintas.
No caso de elementos o termo usado alotropia, diferente do material cristalino, onde se utiliza polimorfismo.
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Carbono
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Exemplo: elemento qumico Carbono
diamante
grafite
Diamante: extremamente duro, transparente. Mau condutor eltrico.
Grafite: material brando, perto, condutor eltrico moderado. Excelente lubrificante.
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Caracelli
carbono
diamante grafite
orbitais
42
Carbono
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Caracelli
diamante
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Caracelli
diamante
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cada carbono C est ligado covalentemente a 4 outros tomos de C
C
C
C
C
C
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diamante
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Caracelli
diamante hexagoral (londsdalita)
46
Kathleen Lonsdale
1903-1971
Cristalgrafa britnica que provou, em 1929, que o anel benzeno plano, usando mtodos de difrao de raios x para elucidar a estrutura da hexametilbenzeno.
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Caracelli
diamante hexagoral (londsdaleite)
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Caracelli
diamante hexagoral (londsdalita)
48 cada carbono C est ligado covalentemente a 4 outros tomos de C
C
C
C
C
C
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Caracelli
grafite
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Ignez
Caracelli
grafite
50 cada carbono C est ligado covalentemente a 3 outros tomos de C
C C C
C
Cri
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Caracelli
grafite
51
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Caracelli
grafite
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Caracelli
DNA
53
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Ignez
Caracelli
Carbono
54
At dcada de 1980: diamante e grafite
fulereno, C60
depois de 1985:
fulereno, C540
grafeno
nanotubo
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Caracelli
grafeno
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Caracelli
Carbono: fulerenos
56 https://www.youtube.com/watch?v=vYkyUqUa6vU
12 aneis de 5 membros 20 aneis de 6 membros
12 aneis de 5 membros 20 aneis de 6 membros
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Caracelli
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DRX
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Caracelli
Sistema Bsico para DRX - monocristal
feixe incidente cristal
detector
feixe difratado
feixe
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Caracelli
Monocristal
tubo de raio X
10 40 kV
raios X
cristal chumbo
feixe incidente
feixe difratado
detector de raios X
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Caracelli
Difrao por Monocristal (3D)
Difrao por p (2D)
Difrao Resultados do Experimento
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Caracelli
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Caracelli
Difratogramas de Materiais
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ogr
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Caracelli
Cristalografia
fonte de RX
melhora do feixe RX
difrao
deteco
processamento de dados
Estrutura: soluo e refinamento
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ogr
afia
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Ignez
Caracelli
Cristalografia o que faz?
determinao da estrutura atmica de slidos cristalinos determinao da posio e tipos de tomos, distancia de ligao, vizinhanas, poliedros de coordenao, estrutura supramolecular determinao da estrutura absoluta
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Caracelli
Cristalografia por que saber?
As propriedades dos materiais esto intimamente relacionadas com suas estruturas 3D. O conhecimento de certas propriedades requer o conhecimento dos arranjos tridimensionais atmicos.
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Caracelli
Fsica da Difrao
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ogr
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Ignez
Caracelli
Processos de Medida - exemplos
difrao da radiao
difrao de raios X
difrao de eltrons
difrao de nutrons
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Caracelli
Material a ser analisado: cristalino
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Caracelli
Cristalografia soluo
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ogr
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Ap
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Ignez
Caracelli
Monocristal
tubo de raio X
10 40 kV
raios X
cristal chumbo
feixe incidente
feixe difratado
detector de raios X
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Cri
stal
ogr
afia
Ap
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a
Ignez
Caracelli
Cristalografia
fonte de RX
melhora do feixe RX
difrao
deteco
processamento de dados
Estrutura: soluo e refinamento
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Cri
stal
ogr
afia
Ap
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a
Ignez
Caracelli
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Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Funo densidade eletrnica
73
amplitude medida fases associadas
densidade eletrnica
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Funo densidade eletrnica
74
Transformada de
Fourier
amplitude medida fases associadas
densidade eletrnica
densidade eletrnica
amplitude medida
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Mapa de densidade eletrnica
75
mapa de densidade eletrnica
ajuste ao mapa de densidade eletrnica
Cri
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afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo
76 76
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Cri
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ogr
afia
Ap
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a
Ignez
Caracelli
Resoluo
77
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo
78
3.0
2.0
1.2
pior resoluo
melhor resoluo
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
(3)
(4)
(5)
(1)
(2)
A obteno da estrutura tridimensional
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Cri
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ogr
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a
Ignez
Caracelli
Raios X: onda EM
fenmenos envolvidos: interferncia difrao
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Cri
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ogr
afia
Ap
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a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
amplitude
deslocamento termo oscilatrio
, = ( )
81
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
82
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
nmero de onda
=
83
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
posio
=
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Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
frequncia angular
=
=
85
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
frequncia angular
=
=
=
86
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
tempo
=
= =
87
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
, = ( + )
constante de fase
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Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
=
89
= =
=
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
=
90
= =
=
=
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Parmetros que descrevem uma onda
termo oscilatrio
, = ( )
fase
=
91
= =
= =
=
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Onda progressiva
onda harmnica de amplitude A se move na direo +x.
y
x
A
equao de onda
92
, = ( )
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Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Onda progressiva
y
x
A
Cada ponto na onda oscila na direo y com movimento harmnico simples de frequncia angular w.
2
k
O comprimento de onda :
vk
wA velocidade da onda v :
A quantidade k chamada nmero de onda.
equao de onda
93
, = ( )
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
difrao
interferncia
ptica Fsica
a
94 94
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
95
Interferncia e Difrao
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
ondas
96
onda progressiva
onda estacionria
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Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Superposio de ondas
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2 ondas progressivas: que viajam em sentidos opostos
http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/superposition/superposition.html
e mantm a forma
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Superposio de ondas
98 http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/superposition/superposition.html
y ( x , t ) = ym sin ( kx t ) + ym sin ( kx + t )
y ( x , t ) = 2 ym sin ( kx ) cos ( t )
tempo posio
posio & tempo
ondas progressivas viajando em direes opostas formando onda estacionria
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Superposio de ondas
99 http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/superposition/superposition.html
y ( x , t ) = 2 ym cos ( / 2) sin ( kx - t + / 2 )
posio & tempo
ondas progressivas viajando em mesma direo formando ondas progressivas
posio & tempo
y ( x , t ) = ym sin ( kx - t ) + ym sin ( kx - t + )
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Superposio de ondas
100
y ( x , t ) = A sin ( kx - t + )
ondas progressivas viajando em mesma direo formando ondas progressivas
em fase: ( =0) interferncia construtiva
fora de fase: ( = 180) interferncia destrutiva
y ( x , t ) = 2 ym cos ( / 2) sin ( kx - t + / 2 )
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Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Interferncia construtiva
Interferncia destrutiva
101
so idnticas
resultante onda1 e 2
resultante
onda1
onda 2
resultante
onda1
onda 2
Interferncia
ondas em fase
ondas fora de fase
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Ondas se espalham ao passar por obstculos
Difrao
102 102
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao
>> a
frente de onda plana
onda plana
103
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao
>> a > a
frente de onda plana
frente de onda plana
onda plana
onda ~ plana
104
9/7/2017
27
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao
>> a > a ~ a
frente de onda plana
frente de onda plana
frente de onda plana
onda plana
onda ~ plana
onda esfrica
105
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
menos difrao
9/7/2017
28
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Franjas de Interferncia
109
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
110
Vamos ao assunto: Difrao por uma Abertura Circular
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao por uma Abertura Circular
111
mximo central circular
maximos secundarios circulares
fonte de luz: laser
abertura circular : dia metro muito pequeno
ptica geomtrica: imagem ponto
ptica fsica: imagem disco luminoso com anis claros e escuros
INTENSO
+ FRACOS
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao por uma Abertura Circular
112
abertura circular : dia metro d
a posico do primeiro minimo dada por:
sen = 1,22
diametro d
o angulo entre o eixo central e a reta que liga o centro do anel a posico do minimo (circular)
9/7/2017
29
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao por uma fenda
113
fenda: abertura a
posic o dos minimos :
mximo central
maximos secundarios circulares
INTENSO
+ FRACOS
fenda: largura a
a sen = m
m = 1, 2, 3, .
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao por uma Abertura Circular
114
abertura circular : dia metro d
posic ao do primeiro minimo
sen = 1,22
posic ao do primeiro minimo
sen =
fenda: largura a
figuras de difracao
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Cotidiano Resoluo
115
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Cotidiano Resoluo
116
9/7/2017
30
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Abertura Circular: Disco de Airy
117
Padro de difrao para abertura circular
Disco de Airy
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Abertura Circular: Disco de Airy
118
Disco de Airy Visualizao 3D
inte
nsi
dad
e d
a lu
z
O padro de difrao 2-D proporcionado por uma abertura circular ideal, chamado de "disco de Airy," (primeiro a explicar: George Airy). O disco de Airy utilizado para definir a resoluo mxima terica de um sistema ptico (definido como o dimetro do primeiro crculo escuro - mnimo).
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo
119
As imagens produzidas por lentes so figuras de difraco importante quando o interesse o de resolver (distinguir) dois objetos pontuais distantes cuja separaco angular pequena.
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo
120
Exemplo
9/7/2017
31
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo
121
Exemplo
difrao de raios X por monocristal
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo
122 http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/
Dois objetos reais separados por uma distncia x
x
imagens
lente
olho
instrumento
separao angular
~
distncia de observao
R
distncia focal
f
separao linear x
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo: 2 objetos
123
Discos de Airy
Visualizao 3D
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo: 2 objetos
124
resolvidos
http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/http://what-when-how.com/remote-sensing-from-air-and-space/diffraction-limits-the-rayleigh-criterion-visible-imagery-remote-sensing/
9/7/2017
32
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo: 2 objetos
125
pobremente resolvidos
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo: 2 objetos
126
no resolvidos
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo: 2 objetos
127
Critrio de Rayleigh Disco de Airy 1 Disco de Airy 2
sen = 1,22
R = sen-1 1,22
em graus
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo: 2 objetos
128
Critrio de Rayleigh Disco de Airy 1 Disco de Airy 2
R = sen-1 1,22
R = 1,22
em graus em radianos
9/7/2017
33
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo: 2 objetos
129
resolvidos
no-resolvidos
dimetro do disco de Airy
mnimos
mnimos
R = 1,22
em radianos
Critrio de Rayleigh
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
130
Difrao em
fenda dupla
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao em fenda dupla
131
Padro de interferncia para duas fendas muito estreitas a
9/7/2017
34
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao em fenda dupla
133
2
2
max
sin)(cos)(
II
interferncia difrao
interferncia + difrao
duas fendas
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao por Duas Fendas
134
duas fendas
fator de interfere ncia
I () = Imximo 2
2
fator de difrao
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Lembrando: Interferncia
135
= 2
sen
= 4 Io (cos
2
)2 sen =
= 0, 1, 2, ...
distancia entre os centros das fendas
mximos
=
sen
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Lembrando: Difrao
136
a sen =
= 1, 2, ...
a largura das fendas.
I = Im sen
2
=
a sen mnimos
9/7/2017
35
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
137
Rede de
Difrao
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao por Duas Fendas
138
fator de interfere ncia
I () = Imximo 2
2
fator de difrao
=
sen =
a sen
a largura das fendas.
distancia entre os centros das fendas
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao por Duas Fendas
139
fator de interfere ncia
I () = Imximo 2
2
fator de difrao
=
sen =
a sen
a largura das fendas
a 0
1 interferncia
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao por Duas Fendas
140
fator de interfere ncia
I () = Imximo 2
2
fator de difrao
=
sen =
a sen
d distancia entre as fendas
d = 0 = 0 difrao
9/7/2017
36
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
141
Rede de
Difrao
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Redes de Difrao
142
Rede de difrao: dispositivo usado para estudar a luz e os objetos que emitem e absorvem luz
Quando as fendas so iluminadas com luz monocromtica, aparecem franjas de interferencia cuja anlise permite determinar o da luz.
Nmero de fendas: muitas fendas por mm; podem ser ranhuras, sulcos
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Redes de Difrao
143
comprimentos de onda
fonte
rede de difrao Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Rede de difrao
144
m = 0 m = 1 m = 1
m = 2 m = 2
m = 3 m = 3
9/7/2017
37
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Rede de difrao
145
QUANTUM BIOHOLOGRAPHY
http://holographicarchetypes.weebly.com/quantum-bioholography.html
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Rede de difrao
146
QUANTUM BIOHOLOGRAPHY
http://holographicarchetypes.weebly.com/quantum-bioholography.html
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
2 fendas
147
D >>
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Redes de Difrao: N fendas
148
Os mximos nesse caso so muito estreitos e so chamados de linhas sen =
= 0, 1, 2, ...
mximos (linhas)
9/7/2017
38
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Uma fenda: difrao
149
fonte ()
fen
da/
red
e
fenda nica
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Uma fenda: difrao
150
fonte ()
fen
da/
red
e
fenda nica
http://physics-animations.com/Physics/English/DG10/DG.htm
largura da fenda varia entre 500-1500 nm, = 600 nm
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Uma fenda 2 fendas
151
fonte ()
fen
da/
red
e
fenda nica 2 fendas
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Uma fenda 2 fendas
152
fonte ()
fen
da/
red
e
fenda nica 2 fendas
http://physics-animations.com/Physics/English/DG10/DG.htm
a = 1000 nm d varia entre 1000-10000 nm, = 600 nm
9/7/2017
39
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Uma fenda 2 fendas N fendas (rede)
153
fonte ()
fen
da/
red
e
fenda nica 2 fendas rede
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Redes de Difrao
154
Para o ponto P da tela de observao
A interferncia se deve a diferena de percurso entre raios vizinhos
diferenca de percurso entre raios vizinhos
Os raios que vo das ranhuras de uma rede de difraco at um ponto distante P so aproximadamente paralelos. A diferenca de percurso entre raios vizinhos d sen onde o angulo indicado na figura.
d
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
155
Cristais & Difrao
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Formao de cristal de lisozima
156
formato mpeg: http://shelx.uni-ac.gwdg.de/xtal/xtal.htm#xtalgrowth
gotcula com cerca de 10 L contendo soluo de protena + precipitantes, vista sob um microscpio tempo real do filme ~ 36 h; os cristais crescem em at ~ 18 h
http://shelx.uni-ac.gwdg.de/xtal/xtal.htmhttp://shelx.uni-ac.gwdg.de/xtal/xtal.htmhttp://shelx.uni-ac.gwdg.de/xtal/xtal.htm
9/7/2017
40
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
157
cristal
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Cela Unitria & Cristal
158
Estrutura geomtrica bsica (menor tijolo) que repetido no espao gera a rede cristalina
cela unitria
cristal
molcula
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Cristal
159
+ motivo
unidade assimtrica
regra de repetio
cela unitria
rede
cristal
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Rede
um meio ordenado periodicamente poder ser representado por uma rede
160
9/7/2017
41
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Rede
161
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Motivo + Rede = Cristal
motivo
rede
cristal
162
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Padro de difrao Experimento DRX (monocristal)
163
2. cristal & RX raio X
raio X
cristal
padro de difrao
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao de Raios X Os raios X incidem sobre o ambiente ordenado do cristal e sofrem espalhamento (scaterring) Interferncia (construtiva e destrutiva) ocorre entre estes raios pela distncia entre os centros espalhadores que so da mesma ordem de grandeza do comprimento de onda da radiao
Raios X Feixe difratado
Feixe atravessa o cristal
164
d
9/7/2017
42
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao de Raios X
Raios X incidente Feixe difratado
O
d
d
165
d sen d sen
diferena de percurso entre 2 raios: d sen + d sen =
diferena de percurso entre 2 raios: 2d sen
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao de Raios X
Raios X incidente Feixe difratado
O
d
d
n = 2 d sen
166
d sen d sen
diferena de percurso entre 2 raios: 2d sen
para que haja interferncia construtiva a diferena de percurso entre 2 raios: n
Lei de Bragg
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Difrao de Raios X
Lei de Bragg
interferncia construtiva
outros ngulos: interferncia destrutiva
167
=
2
n = 2 d sen
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Padro de difrao Experimento DRX (monocristal)
168
3. padro de difrao
9/7/2017
43
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Padro de difrao Experimento DRX (monocristal)
169
4. densidade eletrnica
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Padro de difrao Experimento DRX (monocristal)
170
5. ajuste
Resoluo
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo
3,0
2,0
1,2
pior resoluo
melhor resoluo
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Resoluo
172 172
3,0
2,0
1,2
pior resoluo
melhor resoluo
9/7/2017
44
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Slido Cristalino
repetio regular no espao 3D de um objeto feito de molculas ou grupo de molculas, estendido a uma distncia de milhares de dimenses moleculares.
(Stefani, Cella, Zukerman-Schpector, Caracelli, 2006, Z. Kristallogr. NCS 221)
cela unitria:
a = 14,7374 ;
b = 9,0612 ;
c = 13,5805
cristal: 0,03 0,10 0,12 mm
JERWAF Cambridge Structural Database (CSD) repositrio de estruturas
173
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
Estruturas tridimensionais
molculas grandes: ribossoma
174
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
4WF9 The crystal structure of the large ribosomal subunit of Staphylococcus aureus in complex with telithromycin
Structural insights into species-specific features of the ribosome from the pathogen Staphylococcus aureus. Eyal, Z., Matzov, D., Krupkin, M., Wekselman, I., Paukner, S., Zimmerman, E., Rozenberg, H., Bashan, A., Yonath, A. (2015) Proc.Natl.Acad.Sci.USA 112: E5805-E5814 PubMed: 26464510 Search on PubMed PubMedCentral: PMC4629319 DOI: 10.1073/pnas.1517952112 Primary Citation of Related Structures: 4WCE 4WF9 4WFA 4WFB
Cri
stal
ogr
afia
Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
The Structure 4WF9
Macromolecule Content Unique protein chains: 24 Unique nucleic acid chains: 2 (RNA)
Classification: RIBOSOME Total Structure Weight: 1349619.75
Experimental Data Method: X-RAY DIFFRACTION Resolution: 3.43 R-Value Free: 0.231 R-Value Work: 0.192 Space Group: P 65 2 2
Small molecules Content TELITHROMYCIN 231 Mn2+; 149 Mg2+
Unit Cell
Length () Angle ()
a = 282.66 = 90.00
b = 282.66 = 90.00
c = 877.08 = 120.00
https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Eyal, Z.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Eyal, Z.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Matzov, D.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Matzov, D.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Krupkin, M.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Krupkin, M.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Wekselman, I.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Wekselman, I.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Paukner, S.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Paukner, S.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Zimmerman, E.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Rozenberg, H.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Rozenberg, H.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Rozenberg, H.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Bashan, A.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Yonath, A.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=AdvancedAuthorQuery&exactMatch=false&searchType=All Authors&audit_author.name=Yonath, A.https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=PubmedIdQuery&pubMedIdList=26464510https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=PubmedIdQuery&pubMedIdList=26464510http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=26464510http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4629319http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4629319http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1517952112http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1517952112http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1517952112https://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WCEhttps://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WCEhttps://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WF9https://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WF9https://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WF9https://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WFAhttps://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WFAhttps://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WFBhttps://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=4WFBhttps://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=StructureKeywordsQuery&display=true&struct_keywords.pdbx_keywords.value=RIBOSOME&struct_keywords.pdbx_keywords.comparator=containshttps://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=SpaceGroupQuery&display=true&symmetry.space_group_name_H-M.value=P 65 2 2https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=SpaceGroupQuery&display=true&symmetry.space_group_name_H-M.value=P 65 2 2https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=SpaceGroupQuery&display=true&symmetry.space_group_name_H-M.value=P 65 2 2https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=SpaceGroupQuery&display=true&symmetry.space_group_name_H-M.value=P 65 2 2https://www.rcsb.org/pdb/search/smartSubquery.do?smartSearchSubtype=SpaceGroupQuery&display=true&symmetry.space_group_name_H-M.value=P 65 2 2
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Caracelli
The Structure 4WF9
Macromolecule Content Unique protein chains: 24 Unique nucleic acid chains: 2 (RNA)
Classification: RIBOSOME Total Structure Weight: 1349619.75
http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/cgi-bin/pdbsum/GetPage.pl?pdbcode=4wf9&template=protein.html&r=wiring&l=1&chain=A
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Caracelli
The Structure 4WF9
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Nucleic acid sequences
Chain X (2712 bases) Sequence U-U-A-A-G-U-U-A-U-U-A-A-G-G-G-C-G-C-A-C-G-G-U-G-G-A-U-G-C-C-U-U-G-G-C-A-C-U-A- -G-A-C-A-C-U-C-U-A-U-G-A-G-U-U-A-C-A-A-A-G-G-A-C-G-A-C-A-U-U-A-G-A-C-G-A-A-U-C- -G-C-C-U-U-U-U-G-U-A-G-A-A-U-G-A-A-C-C-G-G-C-G-A-G-U-U-A-C-G-A-U-U-U-G-A-U-G-C- -C-A-C-U-G-U-U-U-G-G-A-C-G-A-G-G-G-G-G-U-U-A-C-C-G-A-A-U-U-C-A-G-A-C-A-A-A-C-U- -A-G-G-A-C-A-U-G-U-G-G-A-G-C-G-C-U-U-A-G-A-A-G-U-G-A-G-A-A-U-G-C-C-G-G-U-G-U-G- -A-A-G-U-C-G-U-U-G-A-U-U-U-C-A-C-A-C-U-G-C-C-G-A-G-A-A-A-A-G-C-C-U-C-U-A-G-A-U- -G-C-U-G-C-G-A-A-G-C-U-A-C-G-A-A-U-C-G-A-A-G-C-C-C-C-A-G-U-A-A-A-C-G-G-C-G-G-C- -A-A-C-G-G-A-G-G-C-G-C-U-C-A-A-A-G-G-U-U-C-C-C-U-C-A-G-A-A-U-G-G-U-U-G-A-A-A-U- -C-G-C-G-A-G-C-U-G-G-G-U-U-C-A-G-A-A-C-G-U-C-G-U-G-A-G-A-C-A-G-U-U-C-G-G-U-C-C- -C-U-A-A-U-C-G-A-U-C-G-A-A-G-A-C-U-U-A-A-U
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4WF9 Surface coloured by atom charge
phosphate groups
2 acid nucleic chains 24 protein chains 1 antibiotic TELITHROMYCIN 231 Mn2+; 149 Mg2+
negative groups
positive groups
Mg2+
Mn2+
telithromycin
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Caracelli
4WF9 Surface coloured by chain
phosphate groups
2 acid nucleic chains 24 protein chains 1 antibiotic TELITHROMYCIN 231 Mn2+; 149 Mg2+
negative groups
positive groups
Mg2+
Mn2+
telithromycin
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4WF9 Surface coloured by chain
2 acid nucleic chains Chain X and Chain Y 24 protein chains 1 antibiotic TELITHROMYCIN
telithromycin
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Ignez
Caracelli
4WF9 Surface coloured by chain
2 acid nucleic chains Chain X and Chain Y 24 protein chains 1 antibiotic TELITHROMYCIN
telithromycin
Cri
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a
Ignez
Caracelli
4WF9 Surface coloured by chain
1 acid nucleic chain Chain X 1 antibiotic TELITHROMYCIN
telithromycin
RNA chain X
Cri
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licad
a
Ignez
Caracelli
4WF9 Surface coloured by chain
1 acid nucleic chain Chain Y 1 antibiotic TELITHROMYCIN
telithromycin
RNA chain Y
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licad
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Ignez
Caracelli
4WF9 Surface coloured by chain
24 protein chains 1 antibiotic TELITHROMYCIN
telithromycin
Cri
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Ap
licad
a
Ignez
Caracelli
4WF9 antibiotic neigbours
A2086
G2532
A2085
U791
C2638
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Caracelli
Aula
disponibilizada no site
www.ignez.com
disciplinas
187
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