VI Ogólnopolska Olimpiada Krystalograficzna
dla studentów i uczniów szkół średnich
Zakres wiedzy objętej konkursem
Obszar I. Krystalografia geometryczna
sieci translacyjne;
współrzędne węzłów sieci i atomów;
wskaźnikowanie prostych i płaszczyzn;
macierz metryczna;
sieć odwrotna;
transformacje układów współrzędnych w krystalografii.
Obszar II. Symetria w krystalografii
operacje i elementy symetrii;
rozpoznawanie operacji symetrii;
macierzowe reprezentacje operacji symetrii;
grupy symetrii punktowej i przestrzennej: lokalnej cząsteczek, morfologii kryształów i budowy wewnętrznej kryształów w notacji Schoenfliesa oraz Hermanna-Mauguina.
Obszar III. Dyfrakcja
charakterystyka oraz dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego, neutronów i elektronów na kryształach;
źródła promieniowania;
dyfrakcyjne metody badania struktury kryształów;
równania Lauego i Bragga;
konstrukcja Ewalda;
prawo Friedela;
czynnik struktury;
wykresy w płaszczyźnie zespolonej;
budowa dyfraktometrów monokrystalicznych i proszkowych;
badania polikryształów;
badania mikrostruktury.
Obszar IV. Analiza strukturalna
wyznaczanie klasy Lauego i grupy przestrzennej kryształów;
wygaszenia systematyczne;
problem fazowy i jego rozwiązania: metoda ciężkiego atomu i funkcja Pattersona, zarys metod bezpośrednich, metoda charge flipping;
metody udokładniania struktury;
struktura absolutna;
walidacja modelu i kryteria poprawności wyników.
Obszar V. Krystalochemia strukturalna
wiązania chemiczne i inne oddziaływania w kryształach;
podstawowe typy struktur kryształów pierwiastków i prostych związków;
luki tetraedryczne i oktaedryczne;
izotypia; izomorfizm; polimorfizm; mezomorfizm;
symbolika grafów topologii wiązań wodorowych;
kryształy wieloskładnikowe.
Obszar VI. Otrzymywanie i defekty kryształów
wzrost ze stopów – metody Czochralskiego i Verneuila;
wzrost z roztworów – z rozpuszczalników organicznych oraz wysokotemperaturowych nieorganicznych (topników);
metoda hydrotermalna;
otrzymywanie warstw epitaksjalnych;
defekty punktowe, liniowe i powierzchniowe;
dyfrakcyjne metody badania defektów;
krystalizacja makromolekuł.
Obszar VII. Właściwości fizyczne kryształów
właściwości opisywane tensorami 0, I, II i III rzędu;
związek symetrii kryształów z symetrią właściwości;
grupy Curie.
Obszar VIII. Krystalografia makromolekuł
symetria kryształów makromolekuł;
metody podstawienia izomorficznego i cząsteczkowego;
rozpraszanie anomalne;
przekroje Harkera;
metody MAD i SAD;
anatomia zwoju białkowego.
Obszar IX. Inne tematy krystalograficzne
krystalograficzne bazy i formaty przechowywania danych (CIF, PDB);
historia krystalografii;
nagrody Nobla związane z krystalografią;
kryształy aperiodyczne, modulowane, politypowe i nieuporządkowane;
cienkie warstwy krystaliczne;
nanokryształy.
Wykaz podręczników/materiałów
Podstawowe
Z. Bojarski, M. Gigla, K. Stróż, M. Surowiec, Krystalografia, PWN, Warszawa 1996, 2003, 2007
Z. Bojarski, E. Łągiewka, Rentgenowska analiza strukturalna, PWN, Warszawa 1996
Z. Kosturkiewicz, Metody krystalografii, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 2004
M. Jaskólski, Krystalografia dla biologów, Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 2010
J. Chojnacki, Elementy krystalografii chemicznej i fizycznej, PWN, Warszawa 1971
Artykuły
Topologia wiązań wodorowych: M.C.Etter, J.C. MacDonald, J. Bernstein, Acta Cryst. (1990), B46, 256-262, doi: 10.1107/S0108768189012929,
Charge flipping: Oszlányi & Sütö, Acta Cryst. (2008). A64, 123–134, doi: /10.1107/S0108767307046028 lub https://www.epfl.ch/schools/sb/research/iphys/teaching/crystallography/charge-flipping/
Uzupełniające
International Tables For Crystallography; Vol. A, Space-Group Symmetry, Vol. B, Reciprocal Space, Vol. C, Mathematical, Physical and Chemical Tables, Vol. D, Physical Properties of Crystals, Vol. F, Crystallography of biological macromolecule
T. Penkala, Zarys krystalografii, PWN, Warszawa, 1983
M. Van Meerssche, J. Feneau-Dupont, Krystalografia i chemia strukturalna, PWN, Warszawa 1984 (tłum. z francuskiego)
P. Luger, Rentgenografia strukturalna monokryształów, PWN, Warszawa 1989 (tłum. z angielskiego)
M. Handke, Krystalochemia krzemianów, AGH, 2005
M. Handke, Magdalena Rokita, Anna Adamczyk, Krystalografia i krystalochemia dla ceramików, AGH, 2008,
B. D. Cullity, Elements of X-ray diffraction, Addison- Wesley Publishing Co. Inc., London 1959, II wydanie 2010; Podstawy dyfrakcji promieni rentgenowskich, PWN, Warszawa 1964
M. de Graef M.E. McHenry, Structure of Materials, Cambridge University Press, 2012
Christopher Hammond, The Basics of Crystallography and Diffraction, Third Edition, IUCr Texts in Crystallography 12, Oxford University Press, 2009
A. Kelly, G. W. Groves, Crystallography and crystal defects, London Group Ltd, London, 1970; Krystalografia i defekty kryształów, PWN, Warszawa 1980
Jenny P. Glusker, Crystal Structure Analysis for Chemists and Biologists, Wiley, 1994
Gale Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear, Academic Press, 2006
Bernhard Rupp, Biomolecular Crystallography, Garland Science, 2009
Fundamentals of Crystallography, Praca zbiorowa. Edited by C. Giacovazzo, IUCr, Oxford Science Publications, Third Edition, 2011
B. E. Warren, X-ray diffraction, Dover Publications, Inc., New York, 1969, 1990
F. D. Bloss, Crystallography and Crystal Chemistry, Holt, Rinehart and Winston, Inc., New York, 1971
D. McKie, C. McKie, Essentials of Crystallography, Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1986
F. J. Nye, Physical Properties of Crystals: Their Representation by Tensors and Matrices, Oxford University Press, 1957, Second Edition, Oxford University Press, 1985, Reprint (20 June, 2002) Oxford University Press, USA; Własności fizyczne kryształów w ujęciu tensorowym i macierzowym, PWN, Warszawa 1962
Z. Trzaska Durski, H. Trzaska Durska, Podstawy krystalografii strukturalnej i rentgenowskiej, PWN, Warszawa 1994, Podstawy krystalografii, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2003
J. Żmija, Otrzymywanie monokryształów, PWN, Warszawa, 1988
J. Żmija, Podstawy teorii wzrostu monokryształów, PWN, Warszawa, 1987
Teaching Pamphlets - bezpłatna wersja elektroniczna na stronie International Union of Crystallography https://iucr.org/education/pamphlets np. Hans Wondratschek, Matrices, Mappings and Crystallographic Symmetry, 2002
http://pd.chem.ucl.ac.uk/pdnn/pdindex.htm, materiały School of Crystallography, Birkbeck College, University of London
- Miller index. (2024, October 17). In Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Miller_index
- Symmetry Group T or 332 on the sphere. (2014, November 29). In Wikimedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sphere_symmetry_group_t.png
- Laue equations. (2024, February 11). In Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Laue_equations
- Tartaric acid molecule. (2024, January 25). In Wikimedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Meso-Tartaric_acid_molecule_ball_from_xtal.png
- Octahedral sites in a bcc structure. (2020, April 13). In Wikimedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Octahedral_sites_in_a_bcc_structure.png
- Point Defect. (2009, May 28). In Wikimedia. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d4/Formation_Point_Defect.png
- Tensor tensions. (2016, September 7). In Wikimedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tensor-tensions.png
- Structure of protein CYP46A1. (2011, August 5). In Wikimedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protein_CYP46A1_PDB_2Q9F.png
- Aperiodic einstein tiling. (2023, June 6). In Wikimedia. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aperiodic_monotile_tiling.png