Rentgenografia molekularna tak łatwa, jak prześwietlenie klatki piersiowej
Wykorzystanie laserów otwiera intrygującą możliwość wytworzenia kompaktowych systemów mikroskopii elektronowej typu table-top, umożliwiających obrazowanie żywych układów. Światło laserowe jest monochromatyczne, co oznacza że ma jeden kolor, jedną częstotliwość i jedną długość fali. Postępy technologiczne spowodowały znaczne rozszerzenie potencjalnego zakresu długości fali, od spektrum widzialnego po ultrafiolet (UV) i średnią podczerwień (IR). Rozszerzenie tego zakresu do promieniowania rentgenowskiego jest możliwe dzięki generacji wyższych harmonik. Generacja wyższych harmonik może przekształcić częstotliwość laserową, zwielokrotniając ją w celu wytworzenia szerokiego spektrum światła, obejmującego częstotliwości ultrafioletowe i rentgenowskie. Chociaż generacja wyższych harmonik ma historię sięgającą lat 80. ubiegłego wieku, wytwarzanie intensywnego i skoncentrowanego promieniowania o energii fotonów przekraczającej 100 elektronowoltów (eV) jest nadal trudne. W celu umożliwienia szczegółowego obrazowania biologicznego naukowcy muszą sprostać temu wyzwaniu technicznemu. Koncentrują się oni na wykorzystaniu okna wodnego, ponieważ dla promieni rentgenowskich o niskiej energii woda jest przezroczysta, podczas gdy pierwiastki, takie jak węgiel (którego próbki biologiczne zawierają bardzo dużo) pochłania je. Finansowany ze środków UE projekt BAXHHG przyczynił się w znacznym stopniu do rozwoju technologii laserowej z ultraszybkimi laserami, mającej na celu wyprodukowanie systemów rentgenowskich typu table-top do obrazowania układów biologicznych. Chociaż prace wciąż trwają, naukowcy wygenerowali fotony średniej podczerwieni o energii do 200 eV (przy długości fali wynoszącej 2 mikrony), wykorzystując w tym celu neon i argon. Naukowcy opracowali również ważne modele komputerowe, symulujące generację wyższych harmonik, będącą procesem samym w sobie nieefektywnym. W celu optymalizacji generacji wyższych harmonik opracowali również i przetestowali przyrząd do utrzymywania wysokich ciśnień w komorze próżniowej. Naukowcy pracujący w ramach projektu BAXHHG dokonali ważnego procesu w wytyczaniu drogi do nowatorskiej technologii urządzeń rentgenowskich typu table-top, dostarczających szczegółowych informacji na temat próbek biologicznych. Generowanie fotonów o wysokiej energii jest niezwykle intensywne, a skoncentrowane wiązki w oknie wodnym umożliwią szybką i tanią wizualizację subtelnych szczegółów struktur. Może to odegrać ważną rolę w opłacalnym opracowywaniu leków i innych ukierunkowanych terapii.
