Skip to main content

Article Category

Article available in the folowing languages:

Rentgenowskie obrazowanie ruchu nanocząsteczek

Podczas wystawiania pojedynczej nanocząsteczki na działanie licznych impulsów promieniowania rentgenowskiego można uzyskać obraz powstały na zasadzie dyfrakcji. W ramach pewnego unijnego projektu badawczego naukowcy stworzyli metodę umożliwiającą rejestrację tego nanoskalowego ruchu w trzech wymiarach.

Technologie przemysłowe

W obrazowaniu pojedynczych cząsteczek konieczne jest wystawienie identycznych obiektów na działanie silnych, koherentnych impulsów promieniowania rentgenowskiego oraz rejestracja "migawek" przy nieznanych orientacjach obiektów. Aby określić orientację poszczególnych wzorców dyfrakcji niskosygnałowej, a następnie zrekonstruować pełną, trójwymiarową dyfrakcję, potrzebna jest większa siła sygnału niż to obecnie możliwe. Aby przezwyciężyć tę trudność, w projekcie X-MOTION (Exploring nanoscale motion and molecular alignment using ultrafast coherent diffraction) wzięli udział naukowcy zajmujący się pracami eksperymentalnymi i teoretycznymi z Francji, Niemiec i USA. Uczeni ci posiadają wiedzę z zakresu technik ultraszybkiego koherentnego obrazowania, nanowytwarzania, chemii polimerów i spektroskopii rentgenowskiej. Efekt synergii wynikający z połączenia tych dziedzin był niezbędny do pokonania problemu orientacji pojedynczych cząstek w oparciu o polimery na bazie azobenzenu (AZO) oraz poprawy sygnału dyfrakcyjnego. AZO wybrano także z uwagi na fakt, że ich orientację przestrzenną można zmieniać i kontrolować przy użyciu światła ultrafioletowego, co umożliwia utrzymanie ułożenia cząsteczek. Uczeni przeanalizowali w pierwszej kolejności właściwości cząsteczek azobenzenu, aby określić, czy nadaje się on do zasilania i wzbudzania pojedynczych nanoprętów w celu wyizolowania pożądanych cząsteczek (na przykład białek). Do zbadania izomeryzacji (zmiany ułożenia) kompleksów azobenzen-nanocząsteczka wykorzystano różne zaawansowane techniki. Dokładniej mówiąc, zastosowanie ultraszybkiej koherentnej dyfrakcji rentgenowskiej w schemacie pompa-sonda, następującej w czasie rzeczywistym po wzbudzanym izomeryzacją dopasowaniu sprawdzono przy pomocy dijodobenzonitrylu, prostej cząsteczki, która pod pewnymi względami przypomina azobenzen. Wyniki badań dowiodły, że jest możliwe zmierzenie dyfrakcji, położenia i budowy cząsteczki. W ramach projektu X-MOTION opracowano nową, pionierską metodę, która umożliwi uzyskanie niedostępnych dotąd danych dotyczących budowy i dynamiki złożonych nanocząsteczek. Ta rentgenowska technika obrazowania powinna znaleźć wiele różnych zastosowań, między innymi w czasowo-rozdzielczym badaniu dużych obiektów "nieprzezroczystych dla elektronów" oraz ważnych procesów biologicznych.

Słowa kluczowe

Rentgenowskie, obrazowanie pojedynczych cząsteczek, X-MOTION, azobenzen, ultraszybka koherentna dyfrakcja rentgenowska

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania