Материал портала ядерных знаний BelNET
статья/документ по запросу ресурса "1521"
Новости DESY - Рентгеновский лазер показывает, как возникают радиационные повреждения На сайте немецкого исследовательского центра DESY (DEUTSCHES ELEKTRONEN-SYNCHROTRON) опубликована заметка "X-ray laser reveals how radiation damage arises" - "Рентгеновский лазер показывает, как возникают радиационные повреждения".
Международная исследовательская группа использовала европейский рентгеновский лазер XFEL, чтобы по-новому взглянуть на то, как радиационное повреждение происходит в биологической ткани. В исследовании подробно показано, как молекулы воды разрушаются под действием излучения высокой энергии, создавая потенциально опасные радикалы и электрически заряженные ионы, которые могут вызвать вредные реакции в организме. Поскольку вода присутствует во всех известных живых организмах, расщепление молекулы воды H2O под действием излучения, называемое фотолизом воды, часто является отправной точкой для радиационного поражения. Однако цепочка реакций, которые могут запускаться в организме из-за излучения высокой энергии, до сих пор полностью не изучена. Например, даже просто наблюдать образование отдельных заряженных ионов и реактивных радикалов в воде при поглощении высокоэнергетического излучения уже очень сложно. Чтобы изучить эту последовательность событий, исследователи направили интенсивные импульсы рентгеновского лазера на водяной пар. Молекулы воды обычно распадаются при поглощении одного такого высокоэнергетического рентгеновского фотона. Благодаря особенно интенсивным импульсам рентгеновского лазера можно было даже наблюдать молекулы воды, поглощающие не один, а два или даже больше рентгеновских фотонов, прежде чем их обломки разлетелись на части. Это дает исследователям представление о том, что происходит внутри молекулы после первого поглощения рентгеновского фотона. Оказывается, распад молекулы воды намного сложнее, чем предполагалось изначально. Молекула воды (H,sub>2O) начинает растягиваться и расширяться, прежде чем в конечном итоге распасться. Всего через десять фемтосекунд два атома водорода (H), которые обычно прикреплены к атому кислорода (O) под углом 104 градуса, могут набрать такой импульс, что повернутся друг к другу под углом около 180 градусов. В результате атом кислорода фактически не отбрасывается сильно, когда молекула распадается, потому что импульсы двух ядер водорода в значительной степени уравновешивают друг друга, когда они улетают, оставляя кислород практически неподвижным в середине. В водной среде этот свободный кислородный радикал может легко привести к дальнейшим потенциально опасным химическим реакциям. В исследовании впервые удалось более пристально взглянуть на динамику молекулы воды после того, как она поглощает высокоэнергетическое излучение. В частности, удалось более точно охарактеризовать образование кислородного радикала и ионов водорода, а также то, как этот процесс развивается во времени. Этот распад молекулы воды - важный первый шаг в дальнейшей цепочке реакций, которые в конечном итоге приводят к радиационному повреждению. Новые эксперименты с отдельными молекулами воды были одними из первых, проведенных с новым реакционным микроскопом COLTRIMS на экспериментальной станции SQS Европейского XFEL. Результаты показывают, что также можно изучить другие растворители и молекулы с более сложной структурой, такие как этанол или циклические соединения, которые представляют большой интерес для химии и других дисциплин. Полностью со статьей можно ознакомиться здесь. Ссылка на оригинальную статью, которую можно прочитать свободно: Inner-Shell-Ionization-Induced Femtosecond Structural Dynamics of Water Molecules Imaged at an X-Ray Free-Electron Laser ; T. Jahnke, R. Guillemin, L. Inhester, et al.; Physical Review X, 11, 041044 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevX.11.041044 Загрузить:
|
Вход, регистрация
