گروهي از محققان بين‌المللي به رهبري پژوهشگران مرکز شتاب‌دهنده «Deutsches Elektronen-Synchrotron» در آلمان (DESI)، کوتاه‌ترين مدت ‌زمان قرار گرفتن يک بلور پروتئيني در معرض اشعه ايکس را به ثبت رسانده‌اند.

به گزارش سرويس فناوري ايسنا، اين مدت زمان بسيار کوتاه برابر با 30 فمتو ثانيه، امکان تصويربرداري از فرايندهاي مولکولي را با استفاده از اشعه ايکس فراهم مي‌آورد.

دکتر «آنتون بارتي» و پروفسور «هنري چپمن» از مرکز DESI مي‌گويند: با وجودي که اين فناوري به ‌طور خاص مورد علاقه محققان زيست‌شناسي است، اما در زمينه‌هاي ديگر نيز مي‌توان از آن استفاده کرد. اين تحقيق در مرکز علوم ليزري الکترون آزاد (CFEL) انجام شده است که به ‌طور مشترک توسط «DESI»، انجمن «ماکس پلانک» و دانشگاه هامبورگ تأسيس شده است.

ساختار مولکولي پروتئين‌ها را مي‌توان با استفاده از پراش اشعه ايکس تعيين کرد. هر چه زمان پالس اشعه ايکس کوتاه‌تر و شدت آن بيشتر باشد، اطلاعات بهتري از ساختار مولکولي به‌ دست مي‌آيد. اين محققان با استفاده از ليزر الکترون آزاد که در LCLS در آزمايشگاه ملي شتاب‌دهنده SLAC آمريکا وجود دارد، شديدترين تابش اشعه ايکس را روي بلور کوچک پروتئيني تاباندند. شدت اين تابش 100 هزار تريليون وات بر سانتي‌ متر مربع بود؛ براي مقايسه بهتر است بدانيد که شدت تابش خورشيد به‌ طور متوسط کمتر از 0.1 وات بر سانتي‌متر مربع است.

«چپمن» توضيح مي‌دهد که ما با استفاده از اين روش توانستيم بيشترين اطلاعات را از بلورهاي کوچک استخراج کنيم. داشتن بلورهاي کوچک از اهميت بسيار بالايي برخوردار است، چرا که بسياري از مواد زيستي را نمي‌توان به‌ راحتي بلوري کرد.

فناوري نوظهور ليزرهاي الکترون آزاد اشعه ايکس (XFELs) نويدبخش پيشرفت‌هاي عمده در زمينه‌هاي مختلف علمي هستند. يکي از اين عرصه‌ها زيست‌شناسي است که در آن با استفاده از پالس‌هاي بسيار کوتاه و قوي اشعه ايکس که از منابع XFEL منتشر مي‌شوند، مي‌توان اطلاعاتي از ساختار سه ‌بعدي تمام گروه‌هاي پروتئيني به ‌دست آورد؛ کاري که تا کنون امکان‌پذير نبوده است.

منابع ليزري XFEL تابش‌هاي اشعه ايکس بسيار قوي توليد مي‌کنند که هر نمونه‌اي را به‌ طور کامل تبخير مي‌کند. اين انفجار در چند فمتوثانيه آغاز مي‌شود. با اين حال محققان توانستند با استفاده از پالس‌هاي ليزري بسيار طولاني‌تر در حد 30 فمتوثانيه، الگوهاي پراش بسيار خوبي از بلورهاي پروتئيني به ‌دست آورند.

«چپمن» مي‌گويد: مشخص نيست که چگونه چنين امري امکان‌پذير است. تمام تئوري‌ها مي‌گويند که ما بايد از پالس‌هاي کوتاه‌تر از 10 فمتوثانيه استفاده كنيم. با اين حال با وجودي که ما مدت زمان پالس را تا بيش از 30 فمتوثانيه افزايش داده و شدت تابش را بيش از 100 برابر حدي که به نظر قابل قبول مي‌آيد افزايش داديم، توانستيم الگوهاي پراش با کيفيت بالا را مشاهده کنيم.

جزئيات اين کار در مجله «Nature Physics» منتشر شده است.

انتهاي پيام