晶体学的故事

早期的晶体学研究使用的方法主要是光学显微、角度测量以及晶体生长。那时候人们只能从晶体形状与理解开始，通过观察晶体的外形来推测晶体本质。 经历几百年的铺垫和积累，19世纪末20世纪初，晶体学和人类文明一起迎来了一系列里程碑式的重要发现 。

德国物理学家马克斯.冯.劳厄1912年率先发现了 晶体中X射线的衍射现象 ，并因此获得1914年诺贝尔物理学奖。劳厄的文章发表不久，就引起英国一对父子的关注，当时老布拉格（WH.Bragg）已是利兹大学的物理学教授，而小布拉格（WL.Bragg）则刚从剑桥大学毕业，在卡文迪许实验室。1913年，布拉格父子利用 X光照射一粒洁净的食盐晶体，结果在印相纸上看到了神奇的几何图案。

在此基础上父子俩进一步深入，不仅以更简洁的方式，清楚地解释了X 射线晶体衍射的形成，年轻的小布拉格提出了著名的布拉格公式( 2dsinθ=nλ， 其中d为 晶面间距 ，θ为 衍射 半角 ）。 父子俩还成功地测定出了 金刚石的晶体结构 ，完美地证明了化学家长期以来认为的碳原子的四个键按正四面体形状排列的结论。这对刚刚诞生的X射线晶体学来说是一个非常重要的事件，它充分显示了X射线衍射用于分析晶体结构的有效性，使其开始为物理学家和化学家普遍接受。

为什么水在100摄氏度沸腾而甲烷在零下161摄氏度就能沸腾？为什么鲜红如血而碧草青青？为什么钻石坚如磐石而蜡却很柔软？为什么同样遭受锤击，冰川会漂流而铁会变硬？肌肉如何收缩？阳光如何使万物繁茂生长？生物体如何能进化成更复杂的形式等等， 所有这些问题的答案都来自于结构分析。

1952年，英国物理化学家与晶体学家罗莎琳德.埃尔西.富兰克林使用X射线结晶学，拍摄了 DNA晶体衍射图片“照片51号” ，这副图片以及关于此物质的相关数据，是詹姆斯沃森与佛朗西斯?克里克解出DNA的双螺旋结构的关键线索， 这副照片亦被称为“有史以来最重要的图片”，开启了分子生物学的时代。