BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

Biyomedikal Mühendisliği BölümüMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Bölümü

TOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiAnkara - TÜRKİYE

eeoren@etu.edu.trhttp://eeoren.etu.edu.tr

Dr. Ersin Emre Ören

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

X-Işınları ile Kristal Yapı Analizi

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

1341–1323 BCBronze Age

Tutankhamun X-ray fluorescence (XRF) spectrometry

10.8 wt% Ni0.58 wt% Co

MALZEME BİLİMİ

Egyptian Museum of Cairo “sword of the heaven/sky”

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Elektromanyetik spektrum

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

X-Işınımı Kırınımı

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

Wilhelm Conrad Röntgen

19

01

No

be

l Fiz

ik

Max von Laue

19

14

No

be

l Fiz

ik

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Tarihçe:

19

62

No

be

l Kim

ya

John Cowdery Kendrew

Myoglobin1

91

5 N

ob

el F

izik

Sir William Henry Bragg

William Lawrence Bragg

2 sinn d

Dorothy Hodgkin

19

64

No

be

l Kim

ya

Penisilin

19

17

No

be

l Fiz

ik

Charles Barkla

19

62

No

be

l Tıp

Francis James MauriceCrick Watson Wilkins

29 NOBEL ÖDÜLÜ

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

Nuclear Magnetic Resonance % 7.93 12973

X-ray Crystallography % 88.90 145437

Experimental As of Tuesday May 12, 2020, there are 163362 Structures…

Electron Microscopy % 3.17 4952

Protein Structure Prediction

PDB Protein Data Bank

Protein Data Bank

http://www.rcsb.org/

A Resource for Studying Biological Macromolecules

The PDB archive contains information about experimentally-determined structures of proteins, nucleic acids, andcomplex assemblies

Method-related Nobel Prizes

Structural Biology and Nobel Prizes 64

11

Total: 75

BMM 310 Numerical Methods in Biomedical Engineering

http://www.rcsb.org/structure/6WOJ

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

X-Işınımı Kırınımı

Bragg Kanunu: 2 sinhkln d Düzlemler arası uzaklık:hkld

https://www.youtube.com/watch?v=QHMzFUo0NL8

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

X-Işınımı Kırınımı

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

z

y

x

X-Işınımı Kırınımı

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Düzlemler arası uzaklık:hkld

z

y

x

1/h 1/k 1/lTersi

h k lMiller indisleri

a/h b/k c/lKesim Noktaları

a/h

b/k

c/l

2 2 2cos cos cos 1

2 2 2

1hkl hkl hkld d d

a h b k c l

2 2 22 1hkl

h k ld

a b c

2 2 2hkl

ad

h k l

Kübik Kristaller:

a/h

b/kc/l

dhkl

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Kübik Kristallerin X-Işınımı Kırınımı olan Düzlemleri

2 2 2hkl

ad

h k l

Kübik Kristaller:

Kırınım Olur Kırınım Olmaz

Basit Kübik(BK) (SC)

Hepsi -

Hacim Merkezli Kübik(HMK) (BCC)

(h+k+l)=Çift (h+k+l)=Tek

Yüzey Merkezli Kübik(YMK) (FCC)

(h,k,l)= Hepsi çift veya hepsi tek (h,k,l)= Tek çift karışık

BK HMK YMK

{100} + - -

{110} + + -

{111} + - +

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

X-Işınımı Kırınımı

HMK {100}

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

x-ışınları difraktometresi

Toz Kurşun

Hangi Kübik Yapı: ?

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

ADP7 Amelogenin

ADP1

ADP2

ADP4

ADP6

ADP7

ADP3

Control

ADP5

Amelogenin

Biomineralization

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Cementomimetics-constructing a cementum-like biomineralizedmicrolayer via amelogenin-derived peptides, International Journal ofOral Science, 4, 69-77 (2012).

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Kübik Kristallerin X-Işınımı Kırınımı olan Düzlemleri

2 2 2hkl

ad

h k l

Kübik Kristaller:

22 2 2 2

2 2

4sin

ah k l

n

Bragg Kanunu: 2 sinhkln d

2 2

2 2 2 22

sin4

nh k l

a

2 22 2 2

2 2

2 2 22 2 2

2

sin 4

sin

4

A A AA

BB B B

nh k l

a

nh k l

a

2 2 2 2

2 2 2 2

sin

sin

A A A A

B B B B

h k l

h k l

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Kübik Kristallerin X-Işınımı Kırınımı olan Düzlemleri

2 2 2hkl

ad

h k l

Kübik Kristaller:

Bragg Kanunu:

2 sinhkln d

2 2 2 2

2 2 2 2

sin

sin

A A A A

B B B B

h k l

h k l

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

1.

2.

3.

4.

5.

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

https://www.youtube.com/watch?v=lr_PDXyNu1E

https://www.youtube.com/watch?v=lcYkOh4nweE

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Mars Exploration Rover Mission 1

o

1.5761A

Kristal Yapı:

Kafes Parametresi:

Atom Yarıçapı:

Element:

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

2 2 2h k l

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Kristal Yapı: YMK

Yüzey Merkezli Kübik

o

1.5761A

Kristal Yapı:

Kafes Parametresi:

Atom Yarıçapı:

o

2 2 2 1.57613 4.963A

2sin 2 0.275

na h k l

o22 4 1.755A

4

aa r r

Kurşun (Pb)

Mars Exploration Rover Mission 1

21

22

sin 0.07560.757 0.75

0.0999sin

Element:

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

X-IŞINLARI İLE KRİSTAL YAPI ANALİZİ

Peak 2

1. 20.20

2. 28.72

3. 35.36

4. 41.07

5. 46.19

6. 50.90

7. 55.28

2 2 2h k l

Kristal Yapı: HMK veya BK

Hacim Merkezli Kübik

o

0.7101A

Kristal Yapı:

Kafes Parametresi:

Atom Yarıçapı:

o

2 2 2 0.71012 2.867A

2sin 2 0.175

na h k l

o33 4 1.242A

4

aa r r

Demir (Fe)

Mars Exploration Rover Mission 2

21

22

sin 0.03080.501 0.5

0.0615sin

21

27

sin 0.0308 10.143

0.2152 7sin

Element:

BMM 205 - OREN, EE May 22, 2020

Önümüzdeki Ders Saatinde

Ders Kitabımızın 4. Bölümündeki

KRİSTAL KUSURLARI

adlı konuya başlayacağız!