Dispersión anómala de rayos X

La dispersión anómala de rayos X ( AXRS o XRAS ) es una técnica de determinación no destructiva dentro de la difracción de rayos X que hace uso de la dispersión anómala que se produce cuando se selecciona una longitud de onda que se encuentra en la proximidad de un borde de absorción de uno de los elementos constituyentes de la muestra. Se utiliza en la investigación de materiales para estudiar diferencias de tamaño nanométrico en la estructura.

En la difracción de rayos X, el factor de dispersión f de un átomo es aproximadamente proporcional al número de electrones que posee. Sin embargo, para longitudes de onda que se aproximan a aquellas para las que el átomo absorbe fuertemente la radiación, el factor de dispersión sufre un cambio debido a la dispersión anómala. La dispersión no solo afecta la magnitud del factor, sino que también imparte un cambio de fase en la colisión elástica del fotón. Por lo tanto, el factor de dispersión se puede describir mejor como un número complejo ^[1].

f = f _o + Δ f' + i.Δ f"

Los aspectos anómalos de la dispersión de rayos X se han convertido en el foco de considerable interés en la comunidad científica debido a la disponibilidad de la radiación de sincrotrón . A diferencia de las fuentes de rayos X de escritorio que funcionan en un conjunto limitado de longitudes de onda fijas, la radiación de sincrotrón se genera acelerando electrones y utilizando un ondulador (dispositivo de imanes dipolares colocados periódicamente) para "mover" los electrones en su camino, para generar la longitud de onda deseada de rayos X. Esto permite a los científicos variar la longitud de onda, lo que a su vez hace posible variar el factor de dispersión para un elemento particular en la muestra bajo investigación. De este modo, se puede resaltar un elemento particular. Esto se conoce como variación de contraste . Además de este efecto, la dispersión anómala es más sensible a cualquier desviación de la esfericidad de la nube de electrones alrededor del átomo. Esto puede conducir a efectos resonantes que involucran transiciones en la capa externa del átomo: dispersión anómala resonante de rayos X.

En cristalografía de proteínas, la dispersión anómala se refiere a un cambio en la fase de un rayo X difractor que es único del resto de los átomos en un cristal debido a la fuerte absorbancia de rayos X. ^[2] La cantidad de energía que absorben los átomos individuales depende de su número atómico. Los átomos relativamente ligeros que se encuentran en las proteínas, como el carbono, el nitrógeno y el oxígeno, no contribuyen a la dispersión anómala en las longitudes de onda de rayos X normales que se utilizan para la cristalografía de rayos X. ^[3] Por lo tanto, para observar la dispersión anómala, un átomo pesado debe ser nativo de la proteína o se debe hacer un derivado de átomo pesado. Además, la longitud de onda de los rayos X debe estar cerca del borde de absorción del átomo pesado.

• Difracción anómala de múltiples longitudes de onda (MAD)
• Difracción anómala de longitud de onda única (SAD)
• La estructura fina anómala de difracción (DAFS) combina el uso de la difracción anómala con la estructura fina de absorción de rayos X (XAFS). ^[4]

• Dispersión anómala de rayos X en skuld.bmsc.washington.edu. Un recurso dirigido principalmente a cristalógrafos.
• Glosario PHENIX, describe las técnicas compatibles con el programa de refinación PHENIX comúnmente utilizado, incluidos MAD y SAD.