世界目前最强X射线激光仪将“上岗”

2017-08-31 08:57:00 科技日报 分享
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  据《自然》杂志官网29日报道,欧洲12个国家共同出资14亿美元建造的目前世界最强X射线自由电子激光仪(XFEL),即将在9月开展首批实验。该激光仪每秒能发射2.7万束X射线脉冲,发射速度是现有最强激光仪的200多倍。

  此前,全世界只有美国和日本拥有少数几台自由电子X射线激光仪,如保持现有最快激光发射速度的美国国家加速器实验室的直线性连续加速器光源(LCLS)。研究样本原子级结构的科学家们需要排队等待,才能获得使用它的机会。即将投入使用的欧洲XFEL,以及韩国已在今年6月运行和瑞士即将在2018年启用的另两台X射线激光仪,将为科学家们提供更多选择。

  通过对样本进行连拍获得数千张照片,科学家可以获得各种酶蛋白、催化剂甚至病毒的活动影像。比如,利用LCLS,科学家可以9纳米的分辨率为一种病毒制作3D影像,揭示其如何将遗传物质重组成基因组,从而掌握该病毒破坏细胞的分子过程。

  在分子结构检测实验中,利用传统X射线光源往往需要将被检测分子制成较大的晶体结构,而XFEL产生的X射线足够强,晶体结构只需几个纳米即可,甚至能对非晶体形式的簇状分子进行结构检测。因此,对于难结晶的蛋白质分子,XFEL是研究其结构的最佳工具。

  这次即将投入使用的欧洲XFEL,共有3台独立的波动振荡器,这些振荡器能同步发射X射线激光,每秒钟可为样本拍出3000多张高质量X射线图片,而其他同类设备在同样时间内只能拍摄100张左右。因此,XFEL激光仪在从原子级别测量样本分子结构方面更具优势,将用来对单个分子进行衍射检测。欧洲自由电子激光科学中心生物化学家亚文·佩尔森认为,欧洲XFEL激光仪将带领结构科学家们探索全新的未知领域。

  总编辑圈点

  生命的无穷奥秘,就在于那些神奇的时间节点,也许是几天,也许是几秒。世界最强的X射线自由电子激光仪,将一秒钟切割成3000多个瞬间并将之定格,从某种意义上,放慢了生命的脚步,让科学家从容地翻看生命这本大书。(记者聂翠蓉)

责编:李文瑶