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Des innovations dans le domaine des sciences à rayons X ultra-rapides

Des chercheurs de l'UE ont développé une nouvelle technique ultrarapide de rayons X capable de révolutionner notre compréhension de la structure et de la fonction aux niveaux atomique et moléculaire.
Des innovations dans le domaine des sciences à rayons X ultra-rapides
Une équipe de recherche située en Allemagne utilise une nouvelle source compacte de rayons X durs pour porter un nouvel éclairage sur d'importantes questions de biologie structurale.

Jusqu'à présent, des faisceaux d'électrons ultra-courts, dont les utilisations sont multiples en imagerie scientifique, pouvaient uniquement être produits au moyen d'un équipement cher, énergivore, occupant pratiquement la place d'une voiture. Une équipe du Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), le synchrotron allemand, et de l'Institut technlogique du Massachusetts (MIT) aux États-Unis, a produit un dispositif de la taille d'une boîte d'allumettes qui pourrait conduire à toute une gamme d'applications pour les universitaires et l'industrie.

Dans le cadre du projet AXSIS (Attosecond X-ray Science: Imaging and Spectroscopy), financé par l'UE, l'équipe DESY, en collaboration avec l'Université de Hambourg, utilise désormais le dispositif comme un injecteur de photo pour un nouveau laser attoseconde à électrons libres au format de bureau. Ils peuvent ainsi enregistrer de courtes séquences de processus chimiques, physiques et, surtout, biologiques.

La vie n'est jamais statique et la plupart des réactions importantes en chimie et biologie sont induites par la lumière et ont lieu sur des échelles de temps ultra-rapides, d'après les chercheurs. Ces réactions ont principalement été étudiées avec une résolution temporelle élevée par spectroscopie laser ultra-rapide, mais cette technique réduit la vaste complexité du processus à seulement quelques coordonnées de réaction.

Révolutionner notre compréhension

L'équipe AXSIS, dirigée par Franz Kaertner, professeur de physique à l'Université de Hambourg, a mis au point une cristallographie sérique et une spectroscopie à l'échelle de l'attoseconde qui peuvent offrir une description complète des processus ultra-rapides résolus au niveau atomique dans l'espace réel et dans le paysage de l'énergie électronique. Ils pensent que cette nouvelle technique nous permettra de comprendre la structure et la fonction au niveau atomique et moléculaire et contribuera à révéler des processus fondamentaux en chimie et en biologie.

La technique consiste à appliquer une source attoseconde à rayons X totalement pertinente fondée sur la diffusion Compton inverse pertinente à partir d'un cristal à électrons libres, mis au point par le projet, pour éviter les dégâts occasionnés par une exposition importante aux rayons X nécessaires pour capter les signaux de diffraction.

Optimiser l'instrumentation

L'équipe utilise également cette avancée pour optimiser toute l'instrumentation nécessaire à la réalisation de mesures fondamentales de l'absorption de lumière et du transfert de l'énergie d'excitation. Cela inclut des paramètres d'impulsions de rayons X, la fourniture d'échantillons et des détecteurs avancés de rayons X avancés et de la taille de cristaux.

L'objectif final est d'appliquer les nouvelles aptitudes à des problèmes fondamentaux de la biologie, comme l'étude de la dynamique des réactions de la lumière, le transfert d'électrons et la structure protéique dans la photosynthèse.

L'équipe AXSIS a publié ses résultats récemment dans la revue «Optica». Le projet, qui devrait s'achever en juillet 2020, a été financé par l'UE à hauteur de presque 14 millions d'euros.

Pour plus d'informations, veuillez consulter:
page du projet sur CORDIS

Source: D'après la couverture de l'évènement et des informations communiquées par le projet

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