Một máy đặc biệt ngày xưa nay không còn như vậy nữa, đó là XRD (máy diffractometer tia X) được sử dụng cho việc nghiên cứu tinh thể. Tinh thể là những cấu trúc nhỏ bé, rắn chắc tạo nên hình dạng có tổ chức cao. Bạn có thể tìm thấy chúng trong nhiều thứ — đá, khoáng vật và thậm chí trong một số loại thuốc! Tia X là một loại ánh sáng vô hình và máy diffractometer tia X chiếu loại ánh sáng này lên các tinh thể để xem chúng được làm từ gì và chúng hoạt động ra sao.
Tia X là một dạng của bức xạ, đó là năng lượng di chuyển dưới dạng sóng. Chúng thậm chí có thể thâm nhập qua da và xương. Tia X mạnh đến mức có thể xuyên qua kim loại. Trong trường hợp này, tia X chiếu vào các tinh thể được sử dụng để xem chúng trông như thế nào. Sự phản xạ này tạo ra các đường dẫn có thể được đếm và nghiên cứu. Một cách mà các nhà khoa học có thể làm điều này là bằng cách kiểm tra các mẫu sóng ánh sáng phản chiếu từ bề mặt của chúng, tìm hiểu chính xác cách chúng được lắp ráp và những gì khiến chúng trở nên độc đáo.
Nếu bạn đặt một tinh thể vào máy diffractometer tia X, nó sẽ quay tinh thể nhanh chóng để chiếu tia vào từ nhiều góc độ khác nhau. Các tia X đi qua tinh thể sau đó được phản xạ và thu thập trên một đầu dò đặc biệt trong máy đó để tạo ra hình ảnh. Các tia X bị bật ngược lại tạo thành mẫu mà đầu dò này có thể nhận biết. Mẫu này sau đó được đo lường và sử dụng bởi diffractometer để trực quan hóa các nguyên tử bên trong tinh thể đó bằng toán học. Đây là một quá trình tốn thời gian nhưng cần thiết, và nó giúp ích rất nhiều cho các nhà khoa học trong nghiên cứu và khám phá của họ.
Phân tích tia X tán xạ rất quan trọng đối với các nhà khoa học để hiểu về cấu trúc và đặc tính của nhiều loại vật liệu khác nhau. Nó có thể được sử dụng để nghiên cứu khoáng vật, ví dụ — những chất tự nhiên được tìm thấy trong lòng đất. Các nhà khoa học có thể nghiên cứu các khoáng vật để theo dõi lịch sử hình thành và thứ tự chúng được tạo ra. Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng để kiểm tra thuốc mới trước khi đưa vào sử dụng cho con người. Hơn nữa, phương pháp tia X tán xạ có thể được dùng để xác định đặc tính của các vật liệu được sản xuất hàng loạt như bê tông và thép, vốn là yếu tố then chốt để tạo ra các công trình bền vững và an toàn. Đảm bảo rằng môi trường vật lý mà chúng ta sống và làm việc là đáng tin cậy.
Một công cụ đa năng cho cả khoa học và ngành công nghiệp, máy diffractometer tia X là một vật dụng phổ biến. Trong y học, chúng có thể giúp các nhà khoa học nghiên cứu cấu trúc của protein và thuốc men. Kiến thức này giúp các nhà khoa học tối ưu hóa thuốc để nhắm mục tiêu điều trị bệnh tốt hơn. Ngoài ra còn có những ứng dụng hàng ngày hơn như máy diffractometer tia X được sử dụng trong địa chất học, để nghiên cứu khoáng vật và đá, cung cấp thông tin quan trọng về cách trái đất đã tiến hóa trong hàng trăm triệu năm. Trong kỹ thuật, chúng có thể được sử dụng để nghiên cứu các vật liệu như kim loại và bê tông, đảm bảo rằng các tòa nhà hoặc cầu của chúng ta an toàn, vững chắc và sẽ tồn tại qua nhiều thế hệ.