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 utiliza la dispersión anómala que se produce cuando se selecciona una longitud de onda cercana al borde de absorción de uno de los elementos constituyentes de la muestra. Se utiliza en la investigación de materiales para estudiar diferencias estructurales a escala nanométrica.

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 experimenta un cambio debido a la dispersión anómala. La dispersión no solo afecta la magnitud del factor, sino que también produce un desfase 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 han despertado un gran interés en la comunidad científica gracias a la disponibilidad de radiación sincrotrón . A diferencia de las fuentes de rayos X de sobremesa, que solo operan a ciertas longitudes de onda fijas, la radiación sincrotrón se genera acelerando electrones y utilizando un ondulador (un dispositivo con imanes dipolares colocados periódicamente) para "oscilar" los electrones en su trayectoria y generar así la longitud de onda deseada de rayos X. Esto permite a los científicos variar la longitud de onda, lo que a su vez posibilita variar el factor de dispersión para un elemento específico en la muestra bajo investigación. De este modo, se puede resaltar un elemento en particular mediante un proceso conocido como variación de contraste . Además de este efecto, la dispersión anómala es más sensible a cualquier desviación de la esfericidad de la nube electrónica alrededor del átomo. Esto puede dar lugar a efectos resonantes que implican 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 difractante que es único con respecto al resto de los átomos en un cristal debido a una fuerte absorción 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 utilizadas 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 debe ser 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 una sola longitud de onda (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.
• El glosario de PHENIX describe las técnicas compatibles con el programa de refinamiento PHENIX, de uso común, incluyendo MAD y SAD.