18:47 2023-02-08
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Combinația de metode cu raze X oferă o analiză îmbunătățită a structurii
_ Mix de X- metodele cu raze oferă o analiză îmbunătățită a structurii
Uneori oamenii de știință trebuie să accepte că o metodă pe care au folosit-o de ani de zile eșuează în anumite condiții. Un astfel de eșec necesită o analiză atentă a deficiențelor și eliminarea ulterioară a acestora. O echipă internațională de la Universitatea din Regensburg, Universitatea din Durham și Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) a făcut acum tocmai acest lucru.
Ei au reinventat eficient razele X. difracția, o metodă utilizată pe scară largă pentru determinarea structurilor cristaline, prin combinarea acesteia cu spectroscopia cu raze X, înlăturând astfel unul dintre dezavantajele cruciale ale metodei, cunoscută de peste un secol. Unul dintre cercetători a primit acum Premiul Lieselotte Templeton al Societății Cristalografice Germane pentru această realizare.
Razele X nu sunt doar utile pentru imagistica corpului uman, ci sunt și valoroase pentru examinarea materialelor noi: pot fi folosit pentru a afla cum sunt structurate cristalele în detaliu - informații indispensabile, de exemplu, pentru dezvoltarea de noi materiale sau medicamente de înaltă tehnologie. Această metodă, cunoscută sub numele de difracție de raze X, există de mult timp, dar cu ceva timp în urmă, o echipă de cercetători a dat peste o problemă metodologică fundamentală.
Dr. Grupul lui Michael Bodensteiner de la Universitatea din Regensburg a examinat un compus de cupru cu raze X la o „culoare de raze X” destul de neobișnuită, așa-numita radiație K. „Am folosit un cristal aproape perfect și de fapt ne așteptam să-i putem determina structura cu precizie”, explică chimistul. „Dar apoi am descoperit că la un moment dat a ieșit ceva fără sens din punct de vedere fizic. Mai simplu spus, atomii de cupru nu stăteau în rețeaua cristalină așa cum ar fi trebuit să fie.”
Pentru a ajunge la fundul misterului , echipa a analizat mai atent metoda experimentală. Făcând acest lucru, cercetătorii au descoperit că anumite corecții implicate în proces au denaturat rezultatele, mai degrabă decât le-au îmbunătățit. „În trecut, aceste proceduri matematice erau de obicei destul de suficiente”, explică dr. Bodensteiner. „Acum, instrumentele noastre oferă date cu o asemenea precizie încât aceste corecții își ating limitele și, prin urmare, trebuie îmbunătățite.”
Pentru a depăși această limitare, oamenii de știință de la Regensburg au făcut echipă cu cercetătorul HZDR, Dr. Christoph Hennig. Lucrează într-un loc destul de special - Sincrotronul European (ESRF) din Grenoble, Franța. În comparație cu tuburile de raze X convenționale ale unui laborator universitar, instalația bazată pe accelerator oferă un fascicul de raze X mult mai intens și mai focalizat. În Grenoble, HZDR operează o instalație experimentală, Rossendorf Beamline (ROBL).
„Oferă condiții foarte bune pentru astfel de măsurători”, spune dr. Hennig. „Printre altele, există un difractometru puternic care poate lua imagini de difracție de înaltă rezoluție”, adică poate măsura foarte precis modul în care radiația de raze X este afectată prin trecerea printr-o structură cristalină. Sunt posibile, de asemenea, măsurători spectroscopice simultane - o specialitate desemnată a ROBL. În acest proces, o probă este iluminată cu „culori de raze X” alternante. Această abordare permite să se tragă concluzii, de exemplu, despre proprietățile chimice ale elementelor care constituie un cristal.
Ideea echipei a fost de a combina ambele metode, difracția cu raze X și spectroscopie - o abordare care a fost rareori încercată înainte. „Una dintre provocări a fost coordonarea diferitelor componente ale echipamentului, cum ar fi detectoarele care captează intensitățile de împrăștiere”, spune cercetătorul junior Florian Meurer. În experimentele lor, cercetătorii au vizat apoi acele puncte de măsurare în primul rând unde metoda convențională a dat rezultate nesigure. „Combinând difracția cu raze X și spectroscopia, am venit cu valori consistente. Acest lucru demonstrează în mod clar că metoda noastră funcționează”. Pentru teza sa de master pe acest proiect, el va primi Premiul Lieselotte Templeton al Societății Cristalografice Germane.
Deși cercetătorii trebuie încă să-și perfecționeze metoda, aceasta este foarte promițătoare pentru viitor. De exemplu, ar trebui să fie posibil să se analizeze structurile anumitor cristale cu mai multă precizie decât înainte.
„Pe lângă informațiile structurale pure, ar trebui să putem învăța și mai multe în una și aceeași măsurătoare, pt. exemplu despre starea de oxidare a unui element”, spune dr. Michael Bodensteiner. „Acest lucru ar fi util, de exemplu, pentru studierea reacțiilor catalitice în chimie”. Metoda combinată a structurii cu raze X și a spectroscopiei ar trebui să fie, de asemenea, utilă pentru proiectele viitoare de la ROBL din Grenoble. Dr. Hennig și echipa sa studiază comportamentul substanțelor radioactive precum cele prezente în deșeurile nucleare.
„Sperăm să putem determina mai precis structurile anumitor compuși moleculari radioactivi”, spune cristalograful HZDR. Dr. Christoph Hennig. „Acest lucru ne-ar permite să evaluăm mai bine dacă o anumită substanță va rămâne permanent într-un depozit sau dacă în cele din urmă poate fi eliberată în mediu.”
Comentarii:
Adauga Comentariu