Grupa za kristalografiju
Institucija: Prirodno-matematički fakultet, Laboratorija za rendgensku strukturnu analizu
Vrsta programa: HOT istraživačka grupa
Kristalografija je nauka koja se bavi kristalima, njihovim nastankom i njihovim strukturama. Kristalografija je povezana sa drugim prirodnim naukama, kao što su fizika, hemija, mineralogija i nauka o materijalima.
Kristali se nalaze svuda u prirodi. Posebno su česti i brojni u raznolikim stenama kao minerali (drago kamenje i dr.), ali se zapravo nalaze svuda oko nas, npr. snežne pahuljice, led, zrnca soli. Kristali su svojom lepotom, simetričnim oblikom i raznovrsnim bojama zanimali ljude od antičkih vremena.
Početkom 20. veka saznalo se da se struktura supstance može „videti“ pomoću X-zraka (rendgenskih zraka) na jednostavan i direktan način. To je označilo zoru moderne kristalografie. X-zraci su otkriveni 1895.; njihova priroda je ista kao i priroda vidljive svetlosti, ali ih ljudsko oko ne vidi. Kada X-zraci prolaze kroz kristal, atomi kristala ih raspršuju. Kristalografi su otkrili da se X-zraci, raspršeni na atomima kristala, usled prostorne periodičnosti atoma i unutrašnje simetrije kristala, “sabiraju” u nizu strogo određenih prostornih smerova i tako nastaje difrakciona slika kristala. Merenjem prostornih smerova i intenziteta difrakcionih maksimuma naučnici mogu da odrede sliku rasporeda atoma u trodimenzionom prostoru tj. kristalnu strukturu.
U početku, primenom rendgenske kristalografije, proučavale su se samo kristalne strukture jednostavnih hemijskih jedinjenja i minerala, soli i leda.
Zatim su kristalografi otkrili da mogu proučavati strukturu bioloških supstanci, proteina, DNA, tako što prethodhodno naprave njihove kristale. Time se kristalografia proširila na biologiju i medicinu. Istraživanje bioloških supstanci postalo je moguće kada se znatno povećala moć računara.
Tokom proteklih sto godina 45 naučnika dobilo je Nobelovu nagradu za svoja otkrića koja su direktno ili indirektno povezana s kristalografiom. U ovom tekstu nema dovoljno prostora da ih sve nabrojimo, ali zahvaljujući njihovim postignućima kristalografia se usko povezala s nizom nauka.
Kristalografia je bitna za razvoj skoro svih novih materijala, koji su u svakodnevnoj upotrebi, npr. memorijske kartice u računarima, ekrani televizora, delovi automobila i aviona. Kristalografi mogu u potpunosti definisati svojstva i ponašanje materijala, a kompanije mogu koristiti ta saznanja i biti sigurne da imaju potpuno novi materijal kada podnose zahtev za patentnu zaštitu. Kristalografija ima mnogo primena, pa prožima naš svakodnevni život, evo nekih primera:
Dizajniranje lijekova se strogo zasniva na kristalografiji. Farmaceutska industrija, tražeći novi lek koji suzbija štetne bakterije ili viruse, prvo mora da pronađe molekul koji može blokirati aktivne proteine (enzime) koji napadaju ljudsku ćeliju. Ako znaju oblik proteina, naučnici mogu dizajnirati molekul koji se može pričvrstiti na aktivno mjesto proteina i tako onemogućiti njegovo štetno delovanje.
Kristalografi su odredili kristalnu strukturu prirodnog insulin koji stvara pankreas. Bez tog otkrića ne bi bilo moguće proizvesti biosintetički-veštački insulin koji se koristi kao lek u lečenju dijabetesa.
Curiosity, svemirski skitač, primenio je rendgensku kristalografiju u oktobru 2012. u analizi uzoraka tla na planeti Mars. NASA je ugradila difraktometar u svemirskoga skitača. Rezultat analize je pokazao da su uzorci Marsovoga tla slični tlu nastalom trošenjem bazaltnih stena havajskih vulkana.
Kakaov maslac, najvažniji sastojak čokolade, kristališe u šest različitih oblika, ali se samo jedan oblik topi u ustima na takav način da ima divan ukus. Taj oblik nije stabilan, pa može preći u stabilniji oblik, koji se sporo topi u ustima i izaziva osećaj kao da je u ustima sitni pesak. Srećom, taj prelaz je spor, ali ako je čokolada starija ili se drži na višoj temperaturi, presvuče se belim filmom koji je posljedica rekristalizacije. Proizvođači čokolade moraju primeniti složeni postupak kristalizacije s ciljem da postignu najpoželjniji oblik koji zadovoljava potrošače. I tako dalje, i tako dalje...
Istraživačku grupu za kristalografiju čine prof. dr Olivera Klisurić, doc. dr Marko Rodić i doc. dr Mirjana Radanović.
