Zespół badawczy z Niemiec wykorzystuje nowatorskie, kompaktowe źródło twardego promieniowania rentgenowskiego, aby rzucić nowe światło na ważne zagadnienia biologii strukturalnej.
Do tej pory ultrakrótkie wiązki elektronów, które mają wiele zastosowań w obrazowaniu naukowym, mogły być generowane jedynie przez drogie i energochłonne urządzenia wielkości mniej więcej samochodu osobowego. Zespół z Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), niemieckiego synchrotronu, oraz z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w USA, opracował urządzenie wielkości pudełka zapałek, które może otworzyć drogę do całej gamy zastosowań zarówno akademickich, jak i przemysłowych.
W ramach finansowanego ze środków UE projektu AXSIS (Attosecond X-ray Science: Imaging and Spectroscopy) zespół DESY wraz z Uniwersytetem w Hamburgu, wykorzystuje obecnie urządzenie jako fotoiniektor w nowym attosekundowym, stołowym laserze na swobodnych elektronach. Za jego pomocą naukowcy rejestrują krótkie sekwencje procesów chemicznych, fizycznych i przede wszystkim biologicznych.
Życie nigdy nie jest statyczne a większość z najważniejszych reakcji chemicznych i biologicznych jest wzbudzana przez światło i zachodzi w ultraszybkich skalach czasowych – jak informują naukowcy. Reakcje te są badane w wysokiej rozdzielczości czasowej, głównie za pomocą ultraszybkiej spektroskopii laserowej, ale w ten sposób ograniczona zostaje ogromna złożoność procesu do zaledwie kilku współrzędnych reakcji.
Rewolucja w naszej wiedzy
Zespół AXSIS, pracujący pod kierunkiem Franza Kaertnera, profesora fizyki z Uniwersytetu w Hamburgu, opracował attosekundową krystalografię i spektroskopię seryjną, która jest w stanie zapewnić pełny opis ultraszybkich procesów w rozdzielczości atomowej w rzeczywistej przestrzeni i w krajobrazie energii elektronowej. Naukowcy są przekonani, że ta nowa technika wywróci naszą wiedzę o budowie i funkcji na poziomie atomowym i molekularnym do góry nogami, przyczyniając się do rozwikłania podstawowych procesów chemicznych i biologicznych.
Technika polega na zastosowaniu w pełni koherentnego attosekundowego źródła promieniowania rentgenowskiego na bazie koherentnego odwrotnego efektu Comptona rozpraszania kryształu na swobodnych elektronach, opracowanego w ramach projektu, aby wyprzedzić skutki uszkodzeń popromiennych powodowane przez wysokie natężenie promieniowania rentgenowskiego potrzebnego do wychwycenia oznak dyfrakcji.
Optymalizacja oprzyrządowania
Zespół wykorzystuje także te postępy do optymalizacji całego oprzyrządowania pod kątem podstawowych pomiarów absorpcji światła i przeniesienia energii wzbudzenia. Mowa tutaj o parametrach impulsów promieniowania rentgenowskiego w powiązaniu z dostarczaniem próbek i wielkością kryształów oraz o zaawansowanych detektorach promieniowania rentgenowskiego.
Nadrzędnym celem jest wykorzystanie nowych zdolności w kontekście niektórych podstawowych zagadnień biologii, takich jak badanie dynamiki reakcji na światło, przeniesienie elektronów i budowa białek w fotosyntezie.
Zespół AXSIS opublikował niedawno swoje ustalenia w czasopiśmie
Optica. Prace nad projektem, który otrzymał niemal 14 mln EUR dofinansowania ze środków UE, mają potrwać do lipca 2020 r.
Więcej informacji:
strona projektu w serwisie CORDIS
poleca:
