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世界目前最強(qiáng)X射線激光儀將“上崗”

來(lái)源:cnbeta2017-08-31 我要評(píng)論(0 )   

據(jù)《自然》雜志官網(wǎng)29日?qǐng)?bào)道,歐洲12個(gè)國(guó)家共同出資14億美元建造的目前世界最強(qiáng)X射線自由電子激光儀(XFEL),即將在9月開展首批實(shí)驗(yàn)。該激光儀每秒能發(fā)射2.7萬(wàn)束X射線...

據(jù)《自然》雜志官網(wǎng)29日?qǐng)?bào)道,歐洲12個(gè)國(guó)家共同出資14億美元建造的目前世界最強(qiáng)X射線自由電子激光儀(XFEL),即將在9月開展首批實(shí)驗(yàn)。該激光儀每秒能發(fā)射2.7萬(wàn)束X射線脈沖,發(fā)射速度是現(xiàn)有最強(qiáng)激光儀的200多倍。此前,全世界只有美國(guó)和日本擁有少數(shù)幾臺(tái)自由電子X(jué)射線激光儀,如保持現(xiàn)有最快激光發(fā)射速度的美國(guó)國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的直線性連續(xù)加速器光源(LCLS)。研究樣本原子級(jí)結(jié)構(gòu)的科學(xué)家們需要排隊(duì)等待,才能獲得使用它的機(jī)會(huì)。

 

位于桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 Z 機(jī)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(guó)已在今年6月運(yùn)行和瑞士即將在2018年啟用的另兩臺(tái)X射線激光儀,將為科學(xué)家們提供更多選擇。

通過(guò)對(duì)樣本進(jìn)行連拍獲得數(shù)千張照片,科學(xué)家可以獲得各種酶蛋白、催化劑甚至病毒的活動(dòng)影像。比如,利用LCLS,科學(xué)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(zhì)重組成基因組,從而掌握該病毒破壞細(xì)胞的分子過(guò)程。

在分子結(jié)構(gòu)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,利用傳統(tǒng)X射線光源往往需要將被檢測(cè)分子制成較大的晶體結(jié)構(gòu),而XFEL產(chǎn)生的X射線足夠強(qiáng),晶體結(jié)構(gòu)只需幾個(gè)納米即可,甚至能對(duì)非晶體形式的簇狀分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)。因此,對(duì)于難結(jié)晶的蛋白質(zhì)分子,XFEL是研究其結(jié)構(gòu)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(tái)獨(dú)立的波動(dòng)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(zhì)量X射線圖片,而其他同類設(shè)備在同樣時(shí)間內(nèi)只能拍攝100張左右。因此,XFEL激光儀在從原子級(jí)別測(cè)量樣本分子結(jié)構(gòu)方面更具優(yōu)勢(shì),將用來(lái)對(duì)單個(gè)分子進(jìn)行衍射檢測(cè)。歐洲自由電子激光科學(xué)中心生物化學(xué)家亞文·佩爾森認(rèn)為,歐洲XFEL激光儀將帶領(lǐng)結(jié)構(gòu)科學(xué)家們探索全新的未知領(lǐng)域。

總編輯圈點(diǎn)
生命的無(wú)窮奧秘,就在于那些神奇的時(shí)間節(jié)點(diǎn),也許是幾天,也許是幾秒。世界最強(qiáng)的X射線自由電子激光儀,將一秒鐘切割成3000多個(gè)瞬間并將之定格,從某種意義上,放慢了生命的腳步,讓科學(xué)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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