Los investigadores dirigidos por Kiyoshi Ueda de la Universidad de Tohoku han investigado lo que realmente hacen los rayos X en la materia e identificaron un nuevo mecanismo para producir electrones libres de baja energía. Dado que los electrones de baja energía causan daño a la materia, el proceso identificado podría serimportante para comprender y diseñar el tratamiento con radiación de enfermedades.
Los rayos X son una de las herramientas de diagnóstico más importantes en medicina, biología y ciencias de los materiales, ya que pueden penetrar profundamente en el material que es opaco para el ojo humano. Sin embargo, su paso a través de una muestra puede tener efectos secundarios,ya que la absorción de rayos X deposita energía en las capas profundas de la muestra. En casos extremos, la aplicación de rayos X está limitada por estos efectos secundarios, conocidos como "daño por radiación". La medicina es un área en la que la X absorbidala dosis de rayos debe ser minimizada
Sorprendentemente, no está claro qué sucede cuando una radiografía se absorbe, por ejemplo, en un tejido biológico que consiste en agua, biomoléculas y algunos átomos de metal. Una razón para esto es que los primeros pasos de las reacciones después de la absorción de unLos rayos X, ocurren extremadamente rápido, dentro de 10-100 femtosegundos. Un femtosegundo es la unidad de tiempo SI igual a 10-15. Para decirlo de otra manera, es una millonésima de una billonésima de segundo.
Dentro de este tiempo, en una compleja cascada de eventos, se emiten varios electrones y se crean partículas reactivas cargadas positivamente iones. La mayoría de los experimentos realizados hasta ahora solo pudieron caracterizar este estado final mucho tiempo después de la reacción en cascadase completó. Sin embargo, la comprensión precisa de los pasos intermedios es muy importante para la predicción y el diseño de los efectos de la radiación en la materia.
El equipo ha llevado a cabo un experimento que tomó una vista detallada sin precedentes de los primeros cientos de fs después de la absorción de una radiografía por la materia.
En un sistema biológico, muchas moléculas de agua están dispuestas de manera flexible alrededor de las moléculas biológicamente funcionales, sin unirse fuertemente a ellas.
Como sistema modelo para eso, se creó un agregado flexible y débilmente unido de dos gases nobles diferentes, Ne y Kr, enfriándolos a temperaturas extremadamente bajas. Estos grupos de Ne-Kr fueron expuestos a rayos X pulsados delFuente de radiación sincrotrón SPring-8 que, en las condiciones elegidas para el experimento, ioniza preferentemente átomos de Ne.
Al usar una configuración experimental avanzada, el equipo pudo registrar todos los electrones e iones que se crearon en cada evento de absorción de rayos X. Descubrieron que solo unos pocos cientos de fs después de la ionización inicial, el átomo de Ne que teníaabsorbió la radiografía, así como dos átomos de Kr vecinos, todos estaban en un estado ionizado, cargado positivamente.
El mecanismo por el cual procede esta redistribución de carga ultrarrápida, propuesto teóricamente por el miembro del equipo de investigación Lorenz Cederbaum, se ha denominado 'Decadencia Mediada por Transferencia de Electrones' ETMD. Consiste en la transferencia de electrones al átomo de Ne originalmente ionizado combinado con la transferencia de energíalejos del Ne, lo que conduce a la ionización del segundo átomo de Kr cercano. El experimento demuestra claramente que la carga altamente localizada producida por los rayos X en la materia, se redistribuye en muchos sitios atómicos en un tiempo sorprendentemente corto.
Kiyoshi Ueda dice: "Creemos que la comprensión de los procesos iniciados por rayos X a nivel microscópico conducirá a nuevos conocimientos en las disciplinas de física, biología y química".
Estos resultados han sido publicados en la revista científica Comunicaciones de la naturaleza .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Tohoku . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :