結晶学
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/08/26 03:46 UTC 版)
歴史
水晶などの結晶の特異な形は古くから注目され、結晶学はそれらの形態を調べるところから始まった（すなわち鉱物学の一分野であった）。17世紀に、デンマークのニコラウス・ステノが、結晶の各面のなす角度は種類によって決まっているという「面角一定の法則」を見出した。18世紀後半になると結晶学は進展を見せはじめ、1780年にはカランジョー（Arnould Carangeot）が結晶面の角度を測る装置（ゴニオメーター）を発明した。同じ頃フランスのルネ＝ジュスト・アユイ（René-Just Haüy、結晶学の祖と呼ばれる）が、結晶面の寸法に整数比が成り立つという「有理指数の法則」を発見し、結晶は小さなユニット（原子または分子が並んで作る）の繰り返しでできていると考えた。これに基づいて19世紀初めにイギリスのウィリアム・ハロウズ・ミラー（1801-1880）が結晶面を「ミラー指数」で表現することを始めた。方解石などの複屈折は古くから知られていたが、これを応用してスコットランドのウィリアム・ニコル（William Nicol、1768-1851）が偏光顕微鏡を発明し、以後結晶の観察に偏光顕微鏡が多く用いられた。
結晶は形態的対称性から7晶系に分類されていたが、フランスの数学者オーギュスト・ブラヴェ（Auguste Bravais、1811-1863）が詳しい幾何学的研究を行い、すべての結晶が14種の空間格子（ブラヴェ格子、結晶格子）に分類されることを1848年に明らかにした。さらに対称性に群論を応用した研究が進められ、32晶族（単位格子の対称性に関する32種の点群に対応する）が明らかにされた。19世紀末になるとドイツの物理学者アーサー・モーリッツ・シェーンフリース（Arthur Schoenflies、1853-1928）らにより結晶全体の対称性が研究され、230種の空間群による細かい分類が完成した。
20世紀に入ってX線が発見されると、X線が結晶で回折されて特有のパターン（ラウエの斑点）を示すことが明らかにされた。これを研究したブラッグ父子によって1912年、ブラッグの反射条件（ブラッグの法則）が見出され、回折パターンから具体的な原子の空間配置を求める道が開かれた。
この方法は分子結晶で分子構造を求めるのにも応用され、1930年代以降ドロシー・ホジキンらによりペニシリンやビタミンB12の構造が解明された。さらに第二次大戦後は蛋白質やDNAなど生体高分子の構造解析にも応用が広がった。
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