Kristalografi Nedir?

Bağımsız bir bilimsel disiplin olan “Kristalografi” mineralojinin bir dalı olup, minerallerin şekillerini ve iç yapılarını inceler. Kristalografi, en basit tarifiyle, kristallerin yapısıyla ilgilenen bir bilim dalıdır. X ışınları ile yapılan yapi incelemelerinde, atom veya moleküllerin, üç boyutlu olarak dizilimleri incelenir. Mineral kristallerinde fizikokimyasal olarak, atom ve moleküller belirli bir düzen içinde bulunurlar.

Amorf (şekilsiz) kristallerde veya minerallerde, atom veya moleküller gelişigüzel bir dizilme gösterirler. Mineraller oluşum esnasında katılaşırken uygun şartlar altında düzenli ve düzgün yüzeyleri olan geometrik şekiller gösterirler.

“Kristal” terimi ile düzgün dış yüzeylere sahip olsun veya olmasın düzenli iç yapı gösteren katılar anlaşılmaktadır. Dış yüzeyler değişse bile iç yapı ve temel özellikler değişmez ve özellikle fiziksel karakterler iç yapının fonksiyonu olarak dışa yansır. Kristalografi çoklu disiplinler arasında görev yapmaktadır. Kristallografi fizik, kimya, metalurji ve seramik ile ilgili pek çok problemin çözümünde önemli rol oynar.

Kristallerle birçok yerde karşılaşabiliriz: kar tanelerinden sofra tuzuna, jeolojik kayalardan ve minerallerden deniz kumuna kadar birçok yerde. Hatta vücudumuzdaki biyolojik yapıların çoğu da kristallerden oluşur. Tarih öncesinden beri, bu simetrik oluşumlar insanların dikkatini çekmiştir. Kristaller üzerine yapılan ilk ciddi araştırma, bir matematikçi ve astronom olan Johannes Kepler’in Altı-köşeli Kar Taneleri Üzerine (Strena seu de nive sexangula) adlı çalışmasıdır. Kepler, Prag’daki Charles Köprü’sünden geçerken ceketine düşen kar tanelerini farkedip, gördüğü tüm kar tanelerinin neden hep 6 köşeli olduğunu merak etmeye başlar. Bu merakını 1611’de bir arkadaşına hediye olarak verdiği 24 sayfalık el kitabında “Neden hep altı? Beş köşeli ya da yedi köşeli değil. Altı-köşeli bir yıldızcığın mutlaka bir nedeni olmalı.” sözleriyle dile getirdiğini görebiliriz.

İlk olarak 1912 yılında Alman fizikçi Max von Laue x ışınlarının kristallerden kırınımını keşfederek başlamıştır. Bu başarısı ona 1914 yılında Nobel Fizik Ödülünü kazandırmıştır. Ondan daha kısa süre sonra William Henry Bragg ilk kez “X-ışını spektrometresini” keşfetmiştir. Oğlu 22 yaşındaki William Lawrance Bragg ise kendi adıyla anılan kırınım desenlerini kullanarak kristal yapıları çözümlemeyi sağlayan bir yasa çıkarmıştır. Böylece baba-oğul 1915 Nobel Fizik ödülüne layık görülmüştür.

Kristalografi ile ilk incelenen madde elmas olmuştur. Daha sonra teknolojik gelişmeler daha karmaşık yapıların ortaya çıkmasına yol açmıştır. X-ışını kırınım yöntemleri ile DNA, HIV virüsü, grafit, proteinler, silikatlar ve birçok kristal yap 1912’den bu yana incelenmiştir. Gelecekte çözülemeyen birçok kimyasal, fiziksel, biyolojik yapılar Kristalografi ile çözüme kavuşacaktır. Var olan ve oluşabilecek hastalıkların tedavisinde ilk adım olacaktır.

Bilgi Notu:

X-ışını: Elektromanyetik ışınımın 0.01 – 10 nm arasındaki bölümünü kapsayan bir ışık türü olarak ifade edilebilir.

Kristal: 3 boyutlu belirli geometrik şekle sahip, düz kenarları ve pürüzsüz yüzeyleri olan katı maddeler. Tüm kristaller, belli bir düzene göre dizilen atom, iyon ya da moleküllerden oluşur.

Kırınım: Dalgaların küçük aralıklardan geçerken doğrusal olan yollarından sapmaları. Kırınımın olması için aralığın genişliği dalganın dalgaboyundan küçük ya da ona yakın olması gerekir.

Kaynak:

• https://www.wikipedia.org/
• https://www.muhendisbeyinler.net/kristalografi-nedir/
• http://ukd.org.tr/turkiyede-kristalografi_5.html
• https://muhendishane.org/2014-uluslararasi-kristalografi-yili/