arrière-plan

Instrument de cristallographie polymère haute pression

2023-09-17 10:00

La conception la plus largement utilisée pour les batteries haute tension est l’unité à enclume en diamant. Aujourd'hui, les Dacs se présentent sous différentes formes et tailles et peuvent être facilement adaptés à différentes techniques expérimentales telles que la spectroscopie (IR, fluorescence, Raman),radiographie, mesures magnétiques ou électriques [62]. La version la plus populaire de cet appareil compact (environ 4,0 × 3,2 × 1,9 cm) produit des pressions allant jusqu'à 10 GPa et peut être intégrée sans effort dans une configuration de diffractomètre standard. Les composants de base d'un DAC sont illustrés à la figure 3. Les diamants utilisés dans les Dacs sont généralement des monocristaux de qualité gemme avec un poids en carat compris entre 1/8 et 1. Ils sont taillés et polis le long de certains plans cristallins pour un éclat brillant. La base de la pointe est généralement plate, mais d'autres modèles tels que des bobines biseautées et toroïdales sont également disponibles. [63,64] Afin que le cristal soit retenu par une batterie au diamant haute tension, il est placé dans une chambre d'échantillon où un trou est percé dans une rondelle métallique entre l'enclume de diamant. Une pression est appliquée sur la plaque support en serrant la vis, qui est transféré au petit cristal à travers l’enclume et le milieu de pression statique. Dans les Dac modernes, selon l'application, le support est principalement constitué d'acier, de tungstène, de titane ou d'alliages métalliques.

X-ray

La pression à l'intérieur d'un DAC est généralement mesurée en plaçant un petit morceau de calibrateur (comme un rubis) dans la chambre et en mesurant le déplacement de sa bande fluorescente en fonction de la pression. Malgré la structure relativement simple des Dacs, leur utilisation dans la recherche bicristallographique nécessite de surmonter plusieurs obstacles. Tout d’abord, il est important de mentionner qu’il n’existe pas de stratégie unique pour mesurer tous les cristaux macromoléculaires ; Cependant, un flux de travail général pour une expérience HPMX peut être déterminé (Figure 4).

crystalline

De plus, d’un point de vue expérimental, de nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de la planification des mesures HPMX. Le premier défi, en particulier pour les mesures à basse pression et sur monocristaux, consiste à empêcher le mouvement des cristaux. Puisque le DAC tourne pendant la mesure, il est important de fixer le cristal avant la collecte des données. Ceci peut être réalisé en ajoutant une concentration élevée (20 à 30 %) de MPD ou de PEG[66] à la liqueur mère, ou en plaçant un matériau faiblement absorbant dans le DAC. Le groupe spatial cristallin et son orientation dans la cellule sont également essentiels au succès de la mesure. Un autre facteur qui affecte de manière significative les résultats HPMX est le milieu de pression. Bien quecristallinela liqueur mère étant une sélection naturelle, deux effets peuvent se produire lors du chargement de l'échantillon. 


Bien que les expériences HPMX puissent être facilement réalisées à l'aide de Dacs et de diffractomètres internes, le centre synchrotron facilite considérablement HPMX en permettant des longueurs d'onde accordables et la taille du faisceau accordable. Il existe de nombreuses lignes de lumière synchrotron permettant l’installation d’un DAC, mais seules quelques-unes sont adaptées aux mesures à haute pression d’échantillons biologiques. La principale limitation est le poids de la batterie du DAC. Le standarddiffractomètreet d'autres unités de positionnement sont équipées de moteurs très précis pour ajuster la position de l'échantillon. Ce type de moteur n’est pas conçu pour supporter de lourdes charges. Une autre difficulté réside dans l’espace disponible dans l’environnement échantillon. Le DAC, même dans sa plus petite version, est beaucoup plus grand que le porte-échantillon utilisé pour les expériences de cristallographie de routine. Cependant, certaines lignes de lumière surmontent ce problème en installant un diffractomètre modulaire [72] ou en supprimant les accessoires autour de l'échantillon. Le DAC peut être monté sur un support standardgoniomètretête ou un accessoire spécialement développé (Figure 5).

diffractometer

La disponibilité d'une nouvelle génération de sources synchrotron permet de modifier les méthodes expérimentales en permettant différentes stratégies de collecte de données. En utilisant un faisceau plus petit, les données peuvent être collectées à partir deplusieurs cristauxchargés dans le DAC en même temps.

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