Деплатформинг структур Почему кристаллохимикам все труднее доверять друг другу

Почти тысяча кристаллических структур в Кембриджской базе структурных данных оказались побочными продуктами конвейера фейковых научных статей. В ходе первой проверки данных независимого расследования, сотрудники кембриджского центра структурных данных уже аннулировали 12 кристаллических структур, а издательства отозвали 9 статей. Рассказываем, как и почему в структурной химии стал так популярен подлог данных.

Кембриджская база структурных данных (Cambridge Structural Database, CSD) — это большая база кристаллических структур, которая специализируется на органических и металлоорганических соединениях. В ней и ей подобных ученые размещают кристаллические структуры веществ — а также ищут здесь нужные для их работы соединения (от экспериментов до моделирования).

Каждая структура — это текстовый файл, который содержит информацию об условиях эксперимента по дифракции и данные о строении вещества: координаты атомов, параметры кристаллической решетки, распределение электронной плотности в молекуле и так далее.

Чтобы получить эту информацию, химики специально выращивают монокристаллы нужного вещества и проводят его рентгеноструктурный анализ (РСА). А чтобы данные о кристаллической структуре попали в общий перечень, их нужно опубликовать в рецензируемом научном журнале — либо в форме краткого сообщения прямо на сайте кристаллографической базы данных (перед одобрением его тоже рецензируют).

himki1.pngРост количества структур в кембриджской базе данных с ее основания до 2018 года / ChemLibrarian / Wikimedia Commons

Анализ проводят на рентгеновском дифрактометре. Это лабораторный прибор, стальной шкаф с источником ионизирующего излучения внутри: в нем вращающийся кристалл вещества облучается рентгеновским излучением, а датчики регистрируют картину дифракции рентгеновских лучей на кристаллической решетке образца. По сути, химик получает данные о форме и интенсивности дифракционных пиков в зависимости от угла рассеяния. Из них на компьютере рассчитывается структура кристалла: сингония решетки и параметры элементарной ячейки, а по ним уже можно делать выводы о строении отдельных молекул, из которых состоит этот кристалл.

himiki2.pngДифракционная картина монокристалла белка / Jeff Dahl / Wikimedia Commons

himiki3.png Спектр рентгеновской дифракции монокристалла циркония. По вертикальной оси отложена интенсивность выходящего излучения, а по горизонтальной — угол отражения / J. Malley et al. / The European Physical Journal Applied Physics, 2015

Сейчас РСА — рутинный метод. Дифрактометры стоят в каждом уважающем себя институте (по крайней мере, если брать США, Европу и Китай). Если у вас есть монокристалл, определить его структуру не составляет особенного труда. Поэтому кристаллохимики занимаются не столько совершенствованием метода, сколько анализом уже полученных структур, которые берут как раз из баз данных, типа CSD. По ним определяют, как кристаллизуются вещества с разным типом решеток, ищут закономерности в строении вещества и специфике межмолекулярных и межатомных взаимодействий в зависимости от состава и условий синтеза кристалла.

Самое сложное в этом деле — не анализ, а получение монокристалла, структуру которого вы хотите описать, засунув в дифрактометр. Кристаллизация может занять пару минут, а может не случиться вообще, сколько бы не старался экспериментатор.

При этом в сообществе сегодня принято приводить данные РСА в любой научной статье о строении нового вещества — хотя бы для одного из серии соединений с похожей структурой. А лучше, конечно, для конечного вещества в цепочке превращений. Есть случаи, когда для определения структуры достаточно и анализа попроще, но если химик стремится опубликовать статью по синтезу нового вещества со сложной структурой в журнале высокого уровня, скорее всего, ему придется выращивать монокристаллы.

История РСА началась, когда Макс фон Лауэ через 17 лет после открытия рентгеновского излучения решил направить его на монокристалл медного купороса.

Подробнее
Пожалуйста, оцените статью:
Пока нет голосов
Источник(и):

N+1