15:34 2022-01-21
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cel mai rapid studiu realizat vreodată despre modul în care electronii răspund la razele X
_ Cel mai rapid studiu vreodată despre modul în care electronii răspund la razele X efectuate
Un studiu al dinamicii electronilor cronometrat la milionatimi de miliardime de secundă dezvăluie daunele pe care radiația le poate produce la nivel molecular.
Primul Studiul de genul său a folosit impulsuri laser cu raze X ultrarapide pentru a perturba electronii dintr-o moleculă de protoxid de azot și pentru a măsura modificările rezultate cu o acuratețe fără precedent.
Lucrarea, publicată astăzi în Science, a fost realizată la Linac Coherent Light Source (LCLS) de la Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), Stanford, SUA și a fost susținută de o echipă de cinci oameni de știință de la Imperial College London.
Raze X convenționale utilizate în imagistică și radioterapia poate provoca leziuni celulelor, dar nu se știe exact cum la nivel molecular. În plus, sunt propuse noi lasere cu raze X de mare intensitate și de scurtă durată a pulsului pentru a vizualiza moleculele mai mici cu o precizie mai mare, ceea ce duce la întrebări cu privire la daunele potențiale pe care aceasta le-ar putea cauza țesutului viu.
Pentru prima dată. În timp, cercetătorii au reușit să măsoare comportamentul electronilor dintr-o moleculă în timp ce aceasta a răspuns la iradierea cu raze X ultrarapide pe scale de timp attosecunde – mai puțin de milionatimi de miliardime de secundă.
Înțelegerea la noi limite.
Coautor, profesorul Jon Marangos, de la Departamentul de Fizică de la Imperial, a declarat: „A fi capabil să atingem o precizie de câteva sute de attosecunde atunci când cronometram dinamica electronilor înseamnă că acum putem începe să înțelegem anumite fenomene la noi limite. .
„Adevărul este că unele dinamice ale electronilor în probleme importante, cum ar fi daunele radiațiilor asupra biomoleculelor, au fost până acum prea rapide pentru ca noi să le înțelegem. Cu această nouă înțelegere, am putea, de exemplu, să fim mai capabili să atenuăm daunele nedorite ale radiațiilor în timpul radioterapiei.”
Cercetătorii au tras simultan un impuls de raze X și un impuls laser la o moleculă de oxid de azot— primul care a scos un electron din locul său, iar al doilea a cronometra modificările rezultate. Anterior, folosind raze X convenționale, cercetătorii au observat emisia de electroni într-un proces cunoscut sub numele de dezintegrare Auger-Meitner (AM) pe o scară de timp rapidă.
Acum, cu laserele cu raze X mai rapide, ei au putut observa un nou fenomen impus dezintegrarii AM. Electronii pot fi dificil de urmărit din cauza efectelor cuantice, ceea ce înseamnă că electronii pot fi în mai multe stări deodată.
Pulsul de raze X foarte scurt creează o „coerență cuantică”—o suprapunere a diferitelor stări cuantice de electroni ale moleculei extrem de excitate. Măsurarea cu precizie de la atosecundă a relevat o „bătaie cuantică”—un model repetat creat de coerența — impusă AM d ecay așa cum se observă în curentul de electroni emis.
Coautorul Dr. Vitali Averbukh, de la Departamentul de Fizică de la Imperial, a spus: „Abordarea efectelor cuantice coerente individuale care decurg din această iradiere este necesară pentru construirea unei noi imagine fizică a daunelor radiațiilor cauzate de raze X intense ultrarapide. Lucrarea actuală este unul dintre primii pași în această direcție — în loc de dezintegrarea familiară AM, observăm bătăi cuantice, care sunt un tip complet diferit de dinamică care se traduce prin schimbări chimice ireversibile.
„Cât de mult. coerența cuantică afectează această schimbare chimică este o chestiune de investigație intensă, dar rezultatele inițiale obținute de chimiștii cuantici de aici la Imperial sugerează că o astfel de coerență cuantică poate conduce într-adevăr schimbarea chimică."
Măsurătorile Attoclock
Momentul dezintegrarii AM și ritmul cuantic a fost realizat folosind un „attoclock”, care folosește pulsul laser optic polarizat circular declanșat în același timp cu pulsul de raze X. Direcția câmpului laser se rotește foarte rapid și conferă impuls electronului, care marchează timpul de emisie al acestuia.
Semnalul de la un electron a fost înregistrat ca o poziție pe un detector sensibil la impuls, înregistrând timpul în rotația câmpului laser în care a apărut electronul. Acest lucru a permis echipei să cronometreze cu precizie dinamica electronilor în funcție de locul în care au apărut semnalele de pe detector.
Laserele ultrarapide și configurația attoclock utilizate de echipă vor deschide calea pentru studii care observă mișcarea rapidă a electronilor în mai mult timp. molecule complexe la scară spațială subnanometrică (o miliardime dintr-un metru), permițând cercetătorilor să urmărească interacțiunile dintre diferite părți ale atomilor și moleculele investigate.
Comentarii:
Adauga Comentariu