Imagine tomar películas de los procesos químicos más rápidos, o capturar imágenes a escala atómica de partículas de virus individuales sin dañarlas. Investigadores de Japón han avanzado el estado del arte en tales esfuerzos, al mejorar la utilidad de una X especialde rayos láser para mediciones a escala nanométrica.
En un estudio publicado recientemente en Diario de radiación sincrotrón , investigadores de la Universidad de Osaka, en colaboración con RIKEN y el Instituto Japonés de Investigación de Radiación Sincrotrón JASRI, han reducido el diámetro del haz en un láser de rayos X de electrones libres a 6 nanómetros de ancho. Esto mejora considerablemente la utilidad de estos láserespara obtener imágenes de estructuras más cercanas al nivel atómico de lo posible en trabajos previos.
Para "ver" objetos extremadamente pequeños e invisibles de otro modo, y observar procesos químicos ultrarrápidos, los investigadores suelen utilizar instalaciones de rayos X sincrotrónicos. Los láseres de electrones libres de rayos X son una alternativa que puede, en principio, escalar atómicamente por imágenesdetalle de, por ejemplo, una partícula de virus, en la escala de tiempo de una transición de electrones, sin dañar la partícula. Para hacer esto, necesita un láser de rayos X increíblemente brillante que enfoca pulsos láser extremadamente rápidos en la escala nanométrica.
"Usando espejos de enfoque multicapa, redujimos el ancho de nuestro rayo láser a un diámetro de 6 nanómetros", dice el autor principal del estudio Takato Inoue. "Este no es exactamente el diámetro de un átomo típico, pero estamoshaciendo un buen progreso "
Hasta ahora, ha sido difícil enfocar los láseres de electrones libres de rayos X a diámetros tan pequeños. Esto se debe a los desafíos en la fabricación de los espejos requeridos y a confirmar el tamaño enfocado de los láseres. El equipo investigador abordó el problema de enfoque medianteanalizar la forma de los patrones de interferencia del láser, conocidos como perfiles moteados.
"Generamos perfiles moteados mediante dispersión coherente de rayos X de nanopartículas metálicas distribuidas al azar", explica Satoshi Matsuyama, autor principal. "Esto permitió mediciones experimentales del perfil del rayo láser, que estaban en buen acuerdo con los cálculos teóricos".
Debido a que el diámetro del rayo láser se puede medir con tanta precisión, ahora son posibles nuevos avances. Por ejemplo, al usar átomos para el análisis de dispersión, las mediciones de rayos X de electrones libres de electrones se pueden mejorar a un foco de 1 nanómetro.
Los investigadores anticipan que los láseres de intensidad extremadamente alta, más de un millón de billones de veces más brillantes que el Sol, ahora serán útiles para obtener imágenes de procesos moleculares ultrarrápidos, con detalles a escala atómica, que están más allá de las capacidades de los sincrotrones más avanzadosCon dicha tecnología, las moléculas de proteínas y otras entidades biológicas pequeñas e importantes pueden visualizarse sin dañarlas bajo la estrategia de "difracción antes de la destrucción", utilizando un solo pulso láser.
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Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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