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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》雜志官網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(fā)射2.7萬束X射線...

據《自然》雜志官網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(fā)射2.7萬束X射線脈沖,發(fā)射速度是現(xiàn)有最強激光儀的200多倍。此前,全世界只有美國和日本擁有少數幾臺自由電子X射線激光儀,如保持現(xiàn)有最快激光發(fā)射速度的美國國家加速器實驗室的直線性連續(xù)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。

 

位于桑迪亞國家實驗室的 Z 機器,可爆發(fā)出足以為百戶家庭提供幾分鐘照明的巨大能量(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年啟用的另兩臺X射線激光儀,將為科學家們提供更多選擇。

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納米的分辨率為一種病毒制作3D影像,揭示其如何將遺傳物質重組成基因組,從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,利用傳統(tǒng)X射線光源往往需要將被檢測分子制成較大的晶體結構,而XFEL產生的X射線足夠強,晶體結構只需幾個納米即可,甚至能對非晶體形式的簇狀分子進行結構檢測。因此,對于難結晶的蛋白質分子,XFEL是研究其結構的最佳工具。

硅樣被X射線加熱,并膨脹至低密度(via APS.org)


這次即將投入使用的歐洲XFEL,共有3臺獨立的波動振蕩器,這些振蕩器能同步發(fā)射X射線激光,每秒鐘可為樣本拍出3000多張高質量X射線圖片,而其他同類設備在同樣時間內只能拍攝100張左右。因此,XFEL激光儀在從原子級別測量樣本分子結構方面更具優(yōu)勢,將用來對單個分子進行衍射檢測。歐洲自由電子激光科學中心生物化學家亞文·佩爾森認為,歐洲XFEL激光儀將帶領結構科學家們探索全新的未知領域。

總編輯圈點
生命的無窮奧秘,就在于那些神奇的時間節(jié)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,將一秒鐘切割成3000多個瞬間并將之定格,從某種意義上,放慢了生命的腳步,讓科學家從容地翻看生命這本大書。

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X射線自由電子激光儀
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