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世界目前最強X射線激光儀將“上崗”

來源:cnbeta2017-08-31 我要評論(0 )   

據《自然》雜誌官網29日報道,歐洲12個(ge) 國家共同出資14億(yi) 美元建造的目前世界最強X射線自由電子激光儀(yi) (XFEL),即將在9月開展首批實驗。該激光儀(yi) 每秒能發射2.7萬(wan) 束X射線...

據《自然》雜誌官網29日報道,歐洲12個國家共同出資14億美元建造的目前世界最強X射線自由電子激光儀(XFEL),即將在9月開展首批實驗。該激光儀每秒能發射2.7萬束X射線脈衝,發射速度是現有最強激光儀的200多倍。此前,全世界隻有美國和日本擁有少數幾台自由電子X射線激光儀,如保持現有最快激光發射速度的美國國家加速器實驗室的直線性連續加速器光源(LCLS)。研究樣本原子級結構的科學家們需要排隊等待,才能獲得使用它的機會。

 

位於(yu) 桑迪亞(ya) 國家實驗室的 Z 機器,可爆發出足以為(wei) 百戶家庭提供幾分鍾照明的巨大能量(via New Atlas)


即將投入使用的歐洲XFEL,以及韓國已在今年6月運行和瑞士即將在2018年啟用的另兩(liang) 台X射線激光儀(yi) ,將為(wei) 科學家們(men) 提供更多選擇。

通過對樣本進行連拍獲得數千張照片,科學家可以獲得各種酶蛋白、催化劑甚至病毒的活動影像。比如,利用LCLS,科學家可以9納米的分辨率為(wei) 一種病毒製作3D影像,揭示其如何將遺傳(chuan) 物質重組成基因組,從(cong) 而掌握該病毒破壞細胞的分子過程。

在分子結構檢測實驗中,利用傳(chuan) 統X射線光源往往需要將被檢測分子製成較大的晶體(ti) 結構,而XFEL產(chan) 生的X射線足夠強,晶體(ti) 結構隻需幾個(ge) 納米即可,甚至能對非晶體(ti) 形式的簇狀分子進行結構檢測。因此,對於(yu) 難結晶的蛋白質分子,XFEL是研究其結構的最佳工具。

矽樣被X射線加熱,並膨脹至低密度(via APS.org)


這次即將投入使用的歐洲XFEL,共有3台獨立的波動振蕩器,這些振蕩器能同步發射X射線激光,每秒鍾可為(wei) 樣本拍出3000多張高質量X射線圖片,而其他同類設備在同樣時間內(nei) 隻能拍攝100張左右。因此,XFEL激光儀(yi) 在從(cong) 原子級別測量樣本分子結構方麵更具優(you) 勢,將用來對單個(ge) 分子進行衍射檢測。歐洲自由電子激光科學中心生物化學家亞(ya) 文·佩爾森認為(wei) ,歐洲XFEL激光儀(yi) 將帶領結構科學家們(men) 探索全新的未知領域。

總編輯圈點
生命的無窮奧秘,就在於(yu) 那些神奇的時間節點,也許是幾天,也許是幾秒。世界最強的X射線自由電子激光儀(yi) ,將一秒鍾切割成3000多個(ge) 瞬間並將之定格,從(cong) 某種意義(yi) 上,放慢了生命的腳步,讓科學家從(cong) 容地翻看生命這本大書(shu) 。

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