
【化】 Patterson search technique
帕特森尋峰法(Patterson Method)是X射線晶體學中用于解析晶體結構的一種重要技術,由Arthur Lindo Patterson于1934年提出。該方法通過分析衍射數據的帕特森函數(Patterson Function),确定晶體中原子的相對位置向量,尤其適用于含重原子的結構解析。
帕特森函數 ( P(mathbf{u}) ) 定義為衍射強度傅裡葉變換的模平方: $$ P(mathbf{u}) = frac{1}{V} sum_{mathbf{h}} |F(mathbf{h})| cos(2pi mathbf{h} cdot mathbf{u}) $$ 其中:
函數峰值對應原子間向量 (mathbf{u} = mathbf{r}_j - mathbf{r}_k),峰值高度與原子序數乘積 (Z_j Z_k) 成正比。
經典參考文獻
- Patterson, A. L. (1934). Phys. Rev. 46: 372. (原始論文)
- International Tables for Crystallography (2016). Vol. B, Chapter 2.3. (數學基礎)
- Drenth, J. Principles of Protein X-ray Crystallography. Springer, Ch. 13. (生物應用)
該方法至今仍是解決晶體相位問題的基石工具,其衍生技術(如分子置換法)支撐了現代結構生物學超70%的結構解析工作。
帕特森尋峰法(Patterson search technique)是一種用于X射線晶體學中解析晶體結構的方法,主要用于确定原子在晶格中的位置。其核心原理基于帕特森函數(Patterson function),該函數通過衍射強度數據計算得出,反映晶體中原子間向量峰的分布。
基本原理
通過分析帕特森函數中的峰值分布,尋找原子間的相對位置向量。這些向量峰對應晶體中不同原子對的位置差,從而反推出原子排列結構。
應用場景
常用于小分子晶體結構解析,尤其是當傳統直接法難以确定相位時。在蛋白質晶體學中應用較少,因大分子複雜度高,峰重疊嚴重。
主要步驟
局限性
對數據質量敏感,且計算量大,尤其在複雜結構中效率較低。現代技術多結合分子置換法或直接法優化。
該名稱中的“帕特森”源自物理學家A.L. Patterson,他在1934年提出帕特森函數理論。此方法屬于晶體學中“重原子法”的一種拓展,需結合實驗數據與數學建模。
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