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中子散射和衍射技术对材料中氢原子的位置和动力学具有独特的敏感性，是表征生物系统中结构-动力学-功能关系的有力工具。中子对氢原子及其同位素氘的敏感性是由于中子与这些原子核的强烈相互作用而产生的。这一特性使中子散射中的信息独一无二，并且是对从生物科学中更常用的结构表征技术获得的数据的宝贵补充。中子还具有不会对生物样品造成任何可测量的辐射损伤的优点。
该合集汇集了为研究生物系统及其应用实例而开发的各种中子技术。中子研究设施提供先进的无损生物物理表征仪器套件，这些仪器提供结构和动态信息，范围分别从昂斯特伦到微米及以上，以及从皮秒到微秒。中子在生物学中的应用范围从酶中单个氢原子的分析到生物复合物、膜和组件的宏观分析。
在原子长度尺度上，中子大分子晶体学是一种技术，使研究人员能够通过实验识别对催化至关重要的氢原子来了解酶催化的化学成分。中子大分子晶体学需要大晶体来补偿可用于进行实验的中子束的相对较低的通量。Vahdatahar等人1 演示了一种使用OptiCrys结晶台生长大型高质量晶体的方案。OptiCrys 控制和监测微透析实验结晶剂的温度和浓度，使实验者能够有效地调查蛋白质相图，以识别和调节最佳晶体生长条件。Schröder 和 Meilleur2 演示了如何在环境温度和低温下处理大晶体以收集中子晶体学数据。这些作者还演示了如何仅针对中子数据对蛋白质模型进行晶体学细化，或针对中子和 X 射线数据进行联合细化。
小角中子散射 （SANS） 是一种低分辨率技术，用于在分子水平上从生物复合物中获取结构信息。时间分辨 SANS 允许在条件发生变化时跟踪复合体随时间的结构演变。Kelley等人3 描述了一种停止流动的SANS样品环境，该环境支持生物液体样品的快速混合，在几秒钟到几分钟的时间尺度上研究它们的结构演变。
中子射线照相和计算机断层扫描可解析生物样品中数十微米量级的结构特征。该技术适用于器官水平的生物材料结构表征。Bilheux等人4 描述了中子射线照相术在植物生理学和生物医学应用中的应用。作者描述了样品制备、数据采集策略和数据分析。
中子不仅表征原子的位置（结构），还表征原子如何运动（动力学）。中子自旋回波 （NSE） 是一种在几十纳秒的时间尺度上研究生物系统动力学的强大技术。Stingaciu5 描述了 NSE 在研究人类抗体蛋白和内在无序蛋白的动力学中的应用。介绍了从样品制备到数据收集和分析以及计算机辅助动力学模拟的每个步骤。NSE还可以探测生物膜的动力学，因为Kumarage等人6 展示了一种测量模型脂质膜动力学的方案。
中子散射是研究生物材料结构-动力学-功能关系的有力工具。样品制备、仪器和数据分析的最新发展使得更复杂的生物学问题得以解决。该方法集为研究人员提供了对生物系统行为提供独特见解的技术。