Los físicos de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg FAU y Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, Hamburgo han ideado un método que podría mejorar significativamente la calidad de las imágenes de rayos X en comparación con los métodos convencionales. Difractiva incoherenteLas imágenes IDI podrían ayudar a obtener imágenes de átomos individuales en nanocristales o moléculas más rápido y con una resolución mucho más alta.
Durante más de 100 años, los rayos X se han utilizado en cristalografía para determinar la estructura de las moléculas. En el corazón del método se encuentran los principios de difracción y superposición, a los que están sujetas todas las ondas: las ondas de luz que consisten en fotones sondesviados por los átomos en el cristal y superpuestos, como ondas de agua generadas por obstáculos en una corriente que fluye lentamente. Si se puede medir una cantidad suficiente de estos fotones con un detector, se obtiene un patrón de difracción o patrón de onda característico del cual se obtienese puede derivar la estructura del cristal. Esto requiere que los fotones se dispersen de manera coherente, lo que significa que existe una relación de fase clara entre los fotones incidentes y reflejados. Para mantenerse con la analogía del agua, esto corresponde a las ondas de agua que se desvían de los obstáculos sin vórticeso turbulencias: si la dispersión de fotones es incoherente, la relación de fase fija entre los fotones dispersos se dispersa, lo que hace imposible determinare la disposición de los átomos, al igual que en aguas turbulentas.
La imagen coherente tiene algunas deficiencias
Pero la imagen difractiva coherente también tiene un problema: 'Con la luz de rayos X, en la mayoría de los casos predomina la dispersión incoherente, por ejemplo en forma de fluorescencia resultante de la absorción de fotones y la emisión posterior', explica Anton Classen, miembro de la FAU trabajandoGrupo de Óptica Cuántica e Información Cuántica. 'Esto crea un fondo difuso que no puede usarse para imágenes coherentes y reduce la fidelidad de reproducción de métodos coherentes'.
Haciendo uso de radiación incoherente
Es exactamente esta radiación incoherente aparentemente indeseable la que es clave para la nueva técnica de imagen de los investigadores de la FAU. "En nuestro método, los fotones de rayos X incoherentemente dispersos no se registran durante un período de tiempo más largo, sino en períodos cortos resueltos en el tiempoinstantáneas ", explica el profesor Joachim von Zanthier." Al analizar las instantáneas individualmente, se puede obtener la información sobre la disposición de los átomos. "El truco es que la difracción de la luz sigue siendo coherente en secuencias cortas. Sin embargo, esto solo es posible conflashes de rayos X extremadamente cortos con una duración de no más de unos pocos femtosegundos, es decir, unos cuatrillonésimos de segundo, que solo se ha logrado recientemente utilizando láseres de electrones libres como el XFEL europeo en Hamburgo o la luz coherente LinacFuente LCLS en California.
es posible visualizar moléculas individuales
Dado que el nuevo método usa luz fluorescente, se puede obtener una señal mucho más fuerte que antes, que también se dispersa a ángulos significativamente más grandes para obtener información espacial más detallada. Además, los filtros se pueden usar para medir la luz de especies atómicas específicas solamenteEsto permite determinar la posición de los átomos individuales en moléculas y proteínas con una resolución significativamente más alta en comparación con la imagen coherente utilizando luz de rayos X de la misma longitud de onda. Este método podría dar un nuevo impulso al estudio de proteínas en biología estructural ymedicamento.
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Materiales proporcionado por Universidad de Erlangen-Nuremberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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