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晶體日記(二十一)- 死而復生的晶體- X射線衍射XRD

更新時間:2024-09-11點擊次數:1282

知道我的人,發現近期我在提倡一個字: 慢。對于一個急性子的人,有點不可思議。不過我提倡的“慢"不是指做事慢吞吞,而是留給自己足夠的時間去琢磨一些看起來簡單,無關乎結果的事情。把節奏放慢下來。儀器的進步帶來了很多便利,常見的一句話是現在的D8 VENTURE 真好用,好的晶體分分鐘就測完了。挑晶體的時間比測試的時間還長。確實現在的處境不是等機時,而是好多D8 VENTURE空在那里等樣品。一個星期長出來的樣品,一天就被清空了。剩下的時間做什么呢?我覺得應該去琢磨哪些看起來不好做的晶體,畢竟不好做的晶體才真的有意思。
被判“無法拯救"的晶體

日前做過一個很有趣的晶體。樣品之前已經被學生判了無法拯救了。得到的信息是,晶體很大,也很規整,但是衍射很差,幾乎沒有衍射點。

基于這樣的描述,我們有可能的判斷是,這個晶體可能金玉其外敗絮其中,是個中看不中用的晶體。然而既然有時間了,我們為什么不能摸索摸索,看看這樣已經判了“無藥可救"的晶體,能不能再搶救一下。

不過很快,事情很快發生了反轉。這個晶體并沒有那么差,只是很不穩定。使用偏光顯微鏡觀察能清楚的觀察到,晶體在很短的時間內,一點點的變化。由外到內,由透亮的黃色,漸漸變成了綠色,然后慢慢變成了暗淡無光的墨綠色。死了一般的晶體,衍射點彌散的很厲害。而墨綠色的晶體,自然沒什么衍射,意料之中的事。因為晶體死透了。

推測的原因是:晶體的本質是有序的結構。當晶體失去其內部的溶劑時,這種有序的結構會受到破壞。晶體仿佛失去了生命,變得黯淡無光,這就是我們所說的“晶體之死"。

然而趕在死亡之前去測試這顆晶體確實有些挑戰,因為留給你的搶救時間并不多。需要非常快的手速,非常銳利地眼光。然而即便如此,在測試了多個晶體之后,數據也只限于馬馬虎虎能看到些骨架。

如果這顆晶體到這里就結束了,就不能稱得上有趣了。

涅槃重生

死馬當活馬醫,測上晶體,然后去吃了頓飯。然而對這個晶體,有些心有不甘。如果晶體再穩定一些是不是數據會好的很多。

于是續集開始。在顯微鏡下,發現這些晶體發生了奇怪的變化。原本已經黯淡無光死亡的晶體,在顯微鏡下有了奇怪的變化。一些晶體重新變的透亮,清澈。另一些則在兩端開始變的透亮,雖然中間仍然黯淡無光,剩下的一些仍舊是死的。有些晶體又活過來了?(而再過了一段時間,這些“死而復生"的晶體的比例繼續變多)

那這些晶體是不是真的復活了呢?D8 VENTURE很快給出來答案。不只復活了,而且衍射質量明顯高出了很多,不管是衍射點的質量還是分辨率,都有明顯地提高。而且晶胞參數沒有發生太大的變化。這不是簡單的復活,這是涅槃重生了!

分析原因

推測的原因:

這些看似已經“死亡"的晶體,在某種因素下重獲新生。原本在油里失去溶劑死亡的晶體,通過其他方式恢復了其內部環境,比如吸水,吸油?原本散亂的原子、分子或離子會重新找到自己的位置,按照原本的規律重新排列。于是晶體復活了,并且重新的能量平衡,反而讓晶體排列更規整了。

顯微鏡下觀察到的晶體變化規律也能說明這點,由外到內死亡,又由外到內獲得重生。假若沒有在偏光顯微鏡下觀察;假若吃飯前已經放棄了這個晶體,扔掉了;假若吃飯回來沒有繼續觀察這個晶體… 那么也許故事就不一樣了。當然這個結果也不應該就此結束。這種“死而復生"“涅槃重生"的現象,展示了它晶體結構的靈活性和可恢復性。深入探討它的復活過程,以及不同的溶劑對結晶質量和穩定性的影響,會得到更多更有趣的東西。然而學生并不關心….

轉載于《布魯克X射線部門》公眾號

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