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Instrumento de cristalografia de polímero de alta pressão

2023-09-17 10:00

O projeto mais utilizado para baterias de alta tensão é a unidade de bigorna de diamante. Hoje, os Dacs vêm em uma variedade de formas e tamanhos e podem ser facilmente ajustados a diferentes técnicas experimentais, como espectroscópica (IR, fluorescência, Raman),Raio Xmedições , magnéticas ou elétricas [62]. A versão mais popular deste dispositivo compacto (cerca de 4,0 × 3,2 × 1,9 cm), produz pressões de até 10 GPa e pode ser integrada sem esforço em uma configuração de difratômetro padrão. Os componentes básicos de um DAC são mostrados na Figura 3. Os diamantes usados ​​em Dacs são tipicamente monocristais de qualidade gem com um peso em quilates entre 1/8 e 1. Eles são cortados e polidos ao longo de certos planos de cristal para obter um brilho brilhante. A base da ponta geralmente é plana, mas outros designs, como bobinas chanfradas e toroidais, também estão disponíveis. [63,64] Para que o cristal seja contido por uma bateria de diamante de alta tensão, ele é colocado em uma câmara de amostra onde é feito um furo em uma arruela metálica entre a bigorna de diamante. A pressão é aplicada à placa de suporte apertando o parafuso, que é transferido para o pequeno cristal através da bigorna e do meio de pressão estática. Nos Dacs modernos, dependendo da aplicação, o suporte é feito principalmente de aço, tungstênio, titânio ou ligas metálicas.

X-ray

A pressão dentro de um DAC é geralmente medida colocando um pequeno pedaço de calibrador (como um rubi) na câmara e medindo a mudança dependente da pressão de sua banda fluorescente. Apesar da estrutura relativamente simples dos Dacs, seu uso na pesquisa bicristalográfica requer a superação de vários obstáculos. Primeiro, é importante mencionar que não existe uma estratégia única para medir todos os cristais macromoleculares; No entanto, um fluxo de trabalho geral para um experimento HPMX pode ser determinado (Figura 4).

crystalline

Além disso, do ponto de vista experimental, há muitos fatores a serem considerados ao planejar medições de HPMX. O primeiro desafio, especialmente em medições de baixa pressão e de cristal único, é evitar o movimento do cristal. Como o DAC gira durante a medição, é importante fixar o cristal antes da coleta de dados. Isto pode ser conseguido adicionando uma alta concentração (20-30%) de MPD ou PEG[66] ao licor-mãe, ou colocando um material de baixa absorção dentro do DAC. O grupo espacial cristalino e sua orientação dentro da célula também são críticos para o sucesso da medição. Outro fator que afeta significativamente os resultados do HPMX é o meio de pressão. Emboracristalinoo licor-mãe é a seleção natural, dois efeitos podem ocorrer durante o carregamento da amostra. 


Embora os experimentos HPMX possam ser facilmente realizados usando Dacs e difratômetros internos, o centro síncrotron facilita significativamente o HPMX, permitindo comprimentos de onda ajustáveis ​​e o tamanho ajustável do feixe. Existem muitas linhas de luz síncrotron que permitem a instalação de DAC, mas apenas algumas são adequadas para medições de alta pressão de amostras biológicas. A principal limitação é o peso da bateria do DAC. O padrãodifratômetroe outras unidades de posicionamento são equipadas com motores muito precisos para ajustar a posição da amostra. Este tipo de motor não foi projetado para suportar cargas pesadas. Outra dificuldade é o espaço disponível no ambiente amostral. O DAC, mesmo em sua versão menor, é muito maior que o porta-amostras usado em experimentos de cristalografia de rotina. No entanto, algumas linhas de luz superam isso instalando um difratômetro modular [72] ou removendo acessórios ao redor da amostra. O DAC pode ser montado em um padrãogoniômetrocabeça ou um acessório especialmente desenvolvido (Figura 5).

diffractometer

A disponibilidade de uma nova geração de fontes síncrotron permite mudanças nos métodos experimentais ao permitir diferentes estratégias de coleta de dados. Usando um feixe menor, os dados podem ser coletados demúltiplos cristaiscarregado no DAC ao mesmo tempo.

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