Cấu trúc tinh thể là gì? Các công bố khoa học về Cấu trúc tinh thể

Kết quả của việc xác định cấu trúc tinh thể đơn khi ở định dạng CIF hiện đã có thể được xác thực một cách tự động. Theo cách này, nhiều lỗi trong các tài liệu được công bố có thể được tránh. Phần mềm xác thực sinh ra một bộ ALERTS nêu chi tiết các vấn đề cần được thực hiện bởi nhà thực nghiệm, tác giả, người phản biện và tạp chí xuất bản. Việc xác thực đã được tiên phong bởi tạp chí IUCrActa Crystallographica Section Cvà hiện đang là quy trình tiêu chuẩn cho các cấu trúc được gửi để công bố trong tất cả các tạp chí IUCr. Việc thực hiện quy trình xác thực bởi các tạp chí khác đang được tiến hành. Bài báo này mô tả các khái niệm về xác thực và các loại kiểm tra được thực hiện bởi chương trìnhPLATONnhư một phần của tiện ích IUCrcheckCIF.PLATONxác thực có thể được thực hiện ở bất kỳ giai đoạn nào của việc tinh chỉnh cấu trúc, độc lập với gói xác định cấu trúc được sử dụng, và được khuyến nghị sử dụng như một công cụ định kỳ trong hoặc ít nhất là vào cuối mỗi sự xác định cấu trúc. Hai ví dụ được thảo luận nơi các quy trình xác thực phù hợp có thể đã tránh được sự công bố những cấu trúc không chính xác đã có những hậu quả nghiêm trọng cho hóa học liên quan.

Nghiên cứu này tập trung vào tình trạng kiệt sức và mặt trái tích cực của nó - mức độ tham gia. Một mô hình được kiểm tra, trong đó tình trạng kiệt sức và mức độ tham gia có những yếu tố dự đoán khác nhau và những hậu quả có thể khác nhau. Mô hình phương trình cấu trúc được sử dụng để phân tích dữ liệu đồng thời từ bốn mẫu nghề nghiệp độc lập (tổng cộng N = 1698). Kết quả xác nhận mô hình giả thuyết cho thấy rằng: (1) tình trạng kiệt sức và mức độ tham gia có mối quan hệ nghịch đảo, chia sẻ từ 10% đến 25% phương sai của chúng; (2) tình trạng kiệt sức chủ yếu được dự đoán bởi nhu cầu công việc nhưng cũng bị ảnh hưởng bởi sự thiếu hụt tài nguyên công việc, trong khi mức độ tham gia chỉ được dự đoán bởi tài nguyên công việc có sẵn; (3) tình trạng kiệt sức liên quan đến các vấn đề sức khỏe cũng như ý định nghỉ việc, trong khi mức độ tham gia chỉ liên quan đến vấn đề thứ hai; (4) tình trạng kiệt sức trung gian trong mối quan hệ giữa nhu cầu công việc và các vấn đề sức khỏe, trong khi mức độ tham gia trung gian trong mối quan hệ giữa tài nguyên công việc và ý định nghỉ việc. Việc tình trạng kiệt sức và mức độ tham gia thể hiện những mẫu hình nguyên nhân và hậu quả khác nhau ngụ ý rằng các chiến lược can thiệp khác nhau nên được sử dụng khi cần giảm tình trạng kiệt sức hoặc nâng cao mức độ tham gia. Bản quyền © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.

Các ứng dụng mới như xe điện hỗn hợp và dự phòng nguồn điện yêu cầu pin có thể sạc lại kết hợp mật độ năng lượng cao với khả năng sạc và xả nhanh. Sử dụng mô hình tính toán từ đầu, chúng tôi xác định các chiến lược hữu ích để thiết kế các điện cực pin có tốc độ cao hơn và đã kiểm định chúng trên lithium niken mangan oxide [Li(Ni _0.5 Mn _0.5 )O ₂ ], một vật liệu an toàn, giá rẻ nhưng được cho là có khả năng tốc độ kém. Bằng cách thay đổi cấu trúc tinh thể của nó, chúng tôi đã đạt được khả năng tốc độ cao đáng kinh ngạc, đáng kể hơn rất nhiều so với lithium coban oxide (LiCoO ₂ ), vật liệu điện cực pin được lựa chọn hiện nay.

Các khoáng vật oxit mangan đã được sử dụng trong hàng nghìn năm—bởi người xưa để chế tạo thuốc nhuộm và làm trong suốt kính, và ngày nay là quặng mangan, xúc tác, và vật liệu cho pin. Hơn 30 khoáng vật oxit mangan xuất hiện trong nhiều bối cảnh địa chất khác nhau. Chúng là thành phần chính của các hạt mangan trải rộng trên diện tích lớn của đáy đại dương và đáy nhiều hồ nước ngọt. Các khoáng vật oxit mangan có mặt khắp nơi trong đất và trầm tích và tham gia vào nhiều phản ứng hóa học ảnh hưởng đến nước ngầm và thành phần đất. Sự xuất hiện điển hình của chúng dưới dạng hỗn hợp hạt mịn khiến việc nghiên cứu cấu trúc nguyên tử và hóa học tinh thể của chúng trở nên khó khăn. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nghiên cứu sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua và các phương pháp nhiễu xạ tia X bột và neutron đã cung cấp những hiểu biết mới quan trọng về cấu trúc và tính chất của những vật liệu này. Cấu trúc tinh thể của todorokite và birnessite, hai trong số các khoáng vật oxit mangan phổ biến hơn trong các mỏ trên đất liền và hạt đại dương, đã được xác định bằng dữ liệu nhiễu xạ tia X bột và phương pháp tinh chỉnh Rietveld. Do các đường hầm lớn trong todorokite và các cấu trúc liên quan, có nhiều sự quan tâm trong việc sử dụng những vật liệu này và các đồng thúc đẩy tổng hợp như là xúc tác và tác nhân trao đổi cation. Các khoáng vật thuộc nhóm birnessite có cấu trúc lớp và dễ dàng trải qua các phản ứng oxy hóa khử và phản ứng trao đổi cation, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát hóa học nước ngầm.

Klebsiella pneumoniae đang nhanh chóng trở nên không thể điều trị bằng cách sử dụng các loại kháng sinh hàng đầu. Điều này đặc biệt gây phiền toái trong các bệnh viện, nơi nó gây ra một loạt các nhiễm khuẩn cấp tính. Để tiếp cận việc kiểm soát vi khuẩn này, đầu tiên chúng ta cần xác định đó là gì và nó biến đổi di truyền như thế nào. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xác định các chuỗi DNA của các mẫu K. pneumoniae trên toàn thế giới và trình bày một phân tích chi tiết về các dữ liệu này. Chúng tôi cho thấy có một phổ rộng về sự đa dạng, bao gồm sự biến đổi trong các chuỗi được chia sẻ và sự thu được và mất đi của toàn bộ gen. Sử dụng bản thiết kế chi tiết này, chúng tôi cho thấy có sự kết hợp chưa được công nhận giữa sự sở hữu các hồ sơ gen cụ thể liên quan đến độc lực và kháng thuốc kháng sinh và các kết cục bệnh khác nhau được thấy ở K. pneumoniae.

Cấu trúc tinh thể của phức hợp hình thành bởi estradiol và miền gắn kết ligand của thụ thể estrogen-α người (hERαLBD) với độ phân giải 2,8-Å được mô tả và so sánh với cấu trúc mới công bố gần đây của phức hợp progesterone với miền gắn kết ligand của thụ thể progesterone người, cũng như với các cấu trúc tương tự của miền gắn kết ligand thụ thể nhân/steroid được giải quyết ở những nơi khác. Miền hERαLBD khi liên kết hormone hình thành ra một giao diện dimer khác biệt và có thể quan trọng hơn về mặt sinh lý so với phần tương ứng của progesterone. So sánh các yếu tố quyết định độ đặc hiệu của việc gắn kết hormone cho thấy một chủ đề cấu trúc chung của các tương tác hỗ trợ lẫn nhau của van der Waals và liên kết hydro liên quan đến các dư lượng bảo tồn cao. Cơ chế đề xuất trước đây mà thụ thể estrogen phân biệt nhóm 3-hydroxy độc đáo của estradiol từ chức năng 3-keto của hầu hết các steroid khác nay được mô tả chi tiết theo từng nguyên tử. Kết quả bản đồ từ các nghiên cứu đột biến cho thấy bề mặt gắn kết của đồng hoạt hóa bao gồm vùng xung quanh “trình tự chữ ký” cũng như helix 12, nơi mà cấu hình phụ thuộc ligand của lõi chức năng kích hoạt 2 là tương tự ở tất cả các miền gắn kết ligand thụ thể nhân/steroid đã được giải khác trước đây. Sự kiện đóng gói tinh thể đặc biệt đã làm dịch chuyển helix 12 trong miền hERαLBD được báo cáo ở đây, gợi ý mức độ biến động động cao hơn mong đợi cho cấu trúc phụ quan trọng này.

Chúng tôi đã nghiên cứu ảnh hưởng kích thước đến cấu trúc tinh thể của hạt nano barium titanate (BaTiO3) với kích thước 40, 140 và 430 nm, thông qua kỹ thuật tán xạ neutron và diffracting X-ray đồng bộ hóa có độ phân giải cao. Các mẫu này được chuẩn bị bằng phương pháp phân hủy nhiệt hai bước đã được sửa đổi từ barium titanyl oxalate, tạo ra rất ít tạp chất trong mạng tinh thể. Phân tích Rietveld của dữ liệu tán xạ neutron cho các hạt BaTiO3 kích thước 430 nm và 140 nm đã được thực hiện với giả định chỉ có một pha của cấu trúc lập phương (P4mm). Tỉ lệ trục c/a của BaTiO3 lập phương giảm với việc giảm kích thước hạt từ 430 xuống 140 nm. Các hạt barium titanate với kích thước 40 nm bao gồm (1) các tinh thể lập phương (83 wt %) có thể tích ô mạng lớn và tỉ lệ trục c/a = 1.000(5) và (2) một pha lục giác (P63mmc, 17 wt %) có thể tích ô mạng lớn. Phân tích Rietveld và phương pháp tối đa-entropy cho thấy có sự dịch chuyển nguyên tử từ vị trí lý tưởng của cấu trúc lập phương và hiện tượng cực địa tự phát của pha lập phương ngay cả trong các hạt BaTiO3 kích thước 40 nm. Phân bố mật độ hạt nhân của các hạt kích thước 140 nm với hằng số điện cao không cho thấy sự rối loạn vị trí lớn, trong khi nguyên tử Ba của BaTiO3 lập phương ở các hạt kích thước 40 nm có tham số dịch chuyển nguyên tử nhỏ hơn.

Công nghiệp hàng không vũ trụ cung cấp một động lực mạnh mẽ cho sự phát triển công nghệ. Gần đây, một lớp vật liệu composite mới cho môi trường khắc nghiệt, dựa trên composite gốm chịu nhiệt độ cực cao được gia cường bằng các sợi liên tục (UHTCMC), đang được phát triển. Mục tiêu của công trình này là khắc phục tình trạng dữ liệu rời rạc hiện có về tối ưu hóa vi cấu trúc và hành vi cấu trúc của chúng, bằng cách trình bày một đặc trưng cơ học nhất quán của các UHTCMC được xác định rõ ràng và phát triển dựa trên ma trận ZrB₂. Các composite thu được có độ dày 3.7 g/cm³ và độ xốp dưới 10%. Độ bền uốn tăng từ 360 đến 550 MPa từ nhiệt độ phòng đến 1500 °C, cho thấy hành vi không giòn. Các composite có khả năng chịu đựng mức độ sốc nhiệt cao tới 1500 °C. Sự giảm tối đa độ bền tại 1400 °C là 16% so với giá trị ban đầu, chỉ ra rằng các mẫu có thể chịu sốc ở nhiệt độ cao hơn. Độ bền uốn, mô đun Young và hệ số giãn nở nhiệt (CTE) của các composite được đo cả theo hướng ngang và dọc và được liên kết với các đặc điểm vi cấu trúc. Đặc trưng vi cấu trúc và cơ học được trình bày định nghĩa rõ ràng tiềm năng của các UHTCMC và có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho việc thiết kế và phát triển các hệ thống bảo vệ nhiệt mới và các thành phần cấu trúc khác cho môi trường khắc nghiệt.