英媒稱(chēng)，研究人員很快就可以使用德國(guó)漢堡附近的歐洲自由電子激光裝置（XFEL）觀察運(yùn)動(dòng)的分子。
英國(guó)《自然》周刊網(wǎng)站8月29日?qǐng)?bào)道，科學(xué)家將有一臺(tái)新的高速攝像機(jī)制作運(yùn)動(dòng)分子的影片。這臺(tái)造價(jià)12億歐元（約合14億美元）的XFEL將于9月在德國(guó)漢堡附近開(kāi)始首批試驗(yàn)。
歐洲XFEL幾百飛秒發(fā)射一次強(qiáng)大的X射線，時(shí)間非常短，就像閃光燈一樣。它們能夠捕獲抖動(dòng)分子瞬間靜止的快照，而且波長(zhǎng)小到足以提供原子級(jí)分辨率的照片。歐洲XFEL是全世界為數(shù)不多的這類(lèi)X射線激光器中的一臺(tái)，但值得夸耀的是它具有獨(dú)特的速射功能：每秒可發(fā)射2.7萬(wàn)個(gè)脈沖，是第二名美國(guó)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的直線加速器連貫光源（LCLS）的200多倍。LCLS造價(jià)4.2億美元，建在加州門(mén)洛帕克。漢堡自由電子激光科學(xué)中心的生物化學(xué)家阿爾文·皮爾遜說(shuō)：“它與地球上的其他任何東西都如此不同，以至于真的感覺(jué)像是進(jìn)入了未知的領(lǐng)域。”
在漢堡附近的謝訥費(fèi)爾德實(shí)驗(yàn)站的項(xiàng)目科學(xué)家阿德里安·曼庫(kù)索說(shuō)，通過(guò)歐洲XFEL，僅1秒鐘內(nèi)，科學(xué)家就能獲得超過(guò)3000張高質(zhì)量X射線照片，相比之下，其他設(shè)施只能獲得100來(lái)張。美國(guó)威斯康星大學(xué)-密爾沃基的物理學(xué)家阿巴斯·烏爾瑪茲德說(shuō)：“有大量數(shù)據(jù)很重要，而歐洲的XFEL將提供海量數(shù)據(jù)。”歐洲的這臺(tái)機(jī)器——由12個(gè)國(guó)家出資建造——將減輕美國(guó)和日本的幾臺(tái)舊機(jī)器的壓力，它們被急于獲得樣本原子級(jí)照片的科學(xué)家嚴(yán)重超額預(yù)定了。韓國(guó)浦項(xiàng)的另一臺(tái)XFEL今年6月對(duì)用戶(hù)開(kāi)放，而瑞士菲利根的一臺(tái)XFEL定于2018年開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。
在歐洲的XFEL，電子束首先沿一條長(zhǎng)1.7公里的隧道加速。隨后磁鐵把電子的路徑彎成左右擺動(dòng)的類(lèi)似障礙滑雪的路徑，這使電子在彎曲時(shí)發(fā)出高能X射線。明亮的X射線脈沖強(qiáng)度非常大，會(huì)摧毀擊中的樣本——但在這之前會(huì)有足夠多的光子散射開(kāi)來(lái)，揭示樣本的原子結(jié)構(gòu)。
在利用傳統(tǒng)X射線源的結(jié)構(gòu)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，分子必須要被壓成晶體才能散射足夠多的光子來(lái)推斷它們的結(jié)構(gòu)。但XFEL發(fā)射的X射線非常亮，以至于研究人員可以從只有幾納米大小的晶體、甚至可以從非晶態(tài)分子團(tuán)獲得衍射圖譜。這意味著XFEL能夠研究難以晶化的蛋白質(zhì)。研究人員還可以通過(guò)拍攝同一系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)的不同快照來(lái)制作酶、病毒和催化劑在運(yùn)動(dòng)中的影片。
英國(guó)《自然》周刊網(wǎng)站8月29日?qǐng)?bào)道，科學(xué)家將有一臺(tái)新的高速攝像機(jī)制作運(yùn)動(dòng)分子的影片。這臺(tái)造價(jià)12億歐元（約合14億美元）的XFEL將于9月在德國(guó)漢堡附近開(kāi)始首批試驗(yàn)。
歐洲XFEL幾百飛秒發(fā)射一次強(qiáng)大的X射線，時(shí)間非常短，就像閃光燈一樣。它們能夠捕獲抖動(dòng)分子瞬間靜止的快照，而且波長(zhǎng)小到足以提供原子級(jí)分辨率的照片。歐洲XFEL是全世界為數(shù)不多的這類(lèi)X射線激光器中的一臺(tái)，但值得夸耀的是它具有獨(dú)特的速射功能：每秒可發(fā)射2.7萬(wàn)個(gè)脈沖，是第二名美國(guó)SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的直線加速器連貫光源（LCLS）的200多倍。LCLS造價(jià)4.2億美元，建在加州門(mén)洛帕克。漢堡自由電子激光科學(xué)中心的生物化學(xué)家阿爾文·皮爾遜說(shuō)：“它與地球上的其他任何東西都如此不同，以至于真的感覺(jué)像是進(jìn)入了未知的領(lǐng)域。”
在漢堡附近的謝訥費(fèi)爾德實(shí)驗(yàn)站的項(xiàng)目科學(xué)家阿德里安·曼庫(kù)索說(shuō)，通過(guò)歐洲XFEL，僅1秒鐘內(nèi)，科學(xué)家就能獲得超過(guò)3000張高質(zhì)量X射線照片，相比之下，其他設(shè)施只能獲得100來(lái)張。美國(guó)威斯康星大學(xué)-密爾沃基的物理學(xué)家阿巴斯·烏爾瑪茲德說(shuō)：“有大量數(shù)據(jù)很重要，而歐洲的XFEL將提供海量數(shù)據(jù)。”歐洲的這臺(tái)機(jī)器——由12個(gè)國(guó)家出資建造——將減輕美國(guó)和日本的幾臺(tái)舊機(jī)器的壓力，它們被急于獲得樣本原子級(jí)照片的科學(xué)家嚴(yán)重超額預(yù)定了。韓國(guó)浦項(xiàng)的另一臺(tái)XFEL今年6月對(duì)用戶(hù)開(kāi)放，而瑞士菲利根的一臺(tái)XFEL定于2018年開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。
在歐洲的XFEL，電子束首先沿一條長(zhǎng)1.7公里的隧道加速。隨后磁鐵把電子的路徑彎成左右擺動(dòng)的類(lèi)似障礙滑雪的路徑，這使電子在彎曲時(shí)發(fā)出高能X射線。明亮的X射線脈沖強(qiáng)度非常大，會(huì)摧毀擊中的樣本——但在這之前會(huì)有足夠多的光子散射開(kāi)來(lái)，揭示樣本的原子結(jié)構(gòu)。
在利用傳統(tǒng)X射線源的結(jié)構(gòu)測(cè)定實(shí)驗(yàn)中，分子必須要被壓成晶體才能散射足夠多的光子來(lái)推斷它們的結(jié)構(gòu)。但XFEL發(fā)射的X射線非常亮，以至于研究人員可以從只有幾納米大小的晶體、甚至可以從非晶態(tài)分子團(tuán)獲得衍射圖譜。這意味著XFEL能夠研究難以晶化的蛋白質(zhì)。研究人員還可以通過(guò)拍攝同一系統(tǒng)在不同時(shí)間點(diǎn)的不同快照來(lái)制作酶、病毒和催化劑在運(yùn)動(dòng)中的影片。
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