Zum ersten Mal verwenden Forscher eine ultraschnelle ‘Elektronen-Kamera’, um etwas über Moleküle in flüssigen Proben zu erfahren

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Hochgeschwindigkeits-“Elektronenkameras” können winzige molekulare Bewegungen in einem Material erkennen, indem ein starker Elektronenstrahl an einer Probe gestreut wird.

Bis vor kurzem hatten Forscher diese Technik nur zur Untersuchung von Gasen und Feststoffen eingesetzt.

Aber einige der wichtigsten biologischen und chemischen Prozesse, insbesondere die Umwandlung von Licht in Energie, laufen in Molekülen in einer Lösung ab.Nun haben Forscher diese Technik, die ultraschnelle Elektronenbeugung, auf Moleküle in flüssigen Proben angewandt.

Sie entwickelten eine Methode, um 100 Nanometer dicke Flüssigkeitsstrahlen – etwa 1.000 Mal dünner als die Breite eines menschlichen Haares – zu erzeugen, die es ihnen ermöglichen, klare Beugungsmuster von Elektronen zu erhalten.

Künftig könnte diese Methode es ihnen ermöglichen, lichtbedingte Prozesse wie Sehen, Katalyse, Photosynthese und durch UV-Strahlen verursachte DNA-Schäden zu erforschen.Das Team, dem Forscher des SLAC National Accelerator Laboratory des Energieministeriums, der Stanford University und der University of Nebraska-Lincoln (UNL) angehörten, veröffentlichte ihre Ergebnisse im März in Structural Dynamics.”Diese Forschung ist ein großer Durchbruch auf dem Gebiet der ultraschnellen Elektronenbeugung”, sagt Xijie Wang, Direktor des MeV-UED-Instruments, der das Papier mitverfasst hat.

Die Möglichkeit, biologische und chemische Systeme in ihrer natürlichen Umgebung zu untersuchen, ist ein wertvolles Instrument, das ein neues Fenster für die Zukunft öffnet.

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“Stop-Motion-FilmeFlüssigkeitsstrahlen werden seit langem verwendet, um Proben an Röntgenlasern wie SLACs Linac Coherent Light Source (LCLS) zu liefern, und liefern wertvolle Informationen über ultraschnelle Prozesse, wie sie in ihrer natürlichen Umgebung ablaufen.

Die ultraschnelle “Elektronen-Kamera” der SLAC, MeV-UED, verwendet hochenergetische Elektronenstrahlen, um das Spektrum der am LCLS gesammelten Strukturinformationen zu ergänzen.Hier beginnen die Wissenschaftler damit, eine Probe mit Laserlicht anzuregen und damit die Prozesse in Gang zu setzen, die sie untersuchen wollen.

Als nächstes blasen sie die Probe mit einem kurzen Puls von Elektronen mit hoher Energie, gemessen in Millionen von….

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