目前世界最強(qiáng)X射線(xiàn)激光儀將“上崗”

      據(jù)《自然》雜志官網(wǎng)29日?qǐng)?bào)道，歐洲12個(gè)國(guó)家共同出資14億美元建造的目前世界最強(qiáng)X射線(xiàn)自由電子激光儀（XFEL），即將在9月開(kāi)展首批實(shí)驗(yàn)。該激光儀每秒能發(fā)射2.7萬(wàn)束X射線(xiàn)脈沖，發(fā)射速度是現(xiàn)有最強(qiáng)激光儀的200多倍。
      此前，全世界只有美國(guó)和日本擁有少數(shù)幾臺(tái)自由電子X(jué)射線(xiàn)激光儀，如保持現(xiàn)有最快激光發(fā)射速度的美國(guó)國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的直線(xiàn)性連續(xù)加速器光源（LCLS）。研究樣本原子級(jí)結(jié)構(gòu)的科學(xué)家們需要排隊(duì)等待，才能獲得使用它的機(jī)會(huì)。即將投入使用的歐洲XFEL，以及韓國(guó)已在今年6月運(yùn)行和瑞士即將在2018年啟用的另兩臺(tái)X射線(xiàn)激光儀，將為科學(xué)家們提供更多選擇。
      通過(guò)對(duì)樣本進(jìn)行連拍獲得數(shù)千張照片，科學(xué)家可以獲得各種酶蛋白、催化劑甚至病毒的活動(dòng)影像。比如，利用LCLS，科學(xué)家可以9納米的分辨率為一種病毒制作3D影像，揭示其如何將遺傳物質(zhì)重組成基因組，從而掌握該病毒破壞細(xì)胞的分子過(guò)程。
      在分子結(jié)構(gòu)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，利用傳統(tǒng)X射線(xiàn)光源往往需要將被檢測(cè)分子制成較大的晶體結(jié)構(gòu)，而XFEL產(chǎn)生的X射線(xiàn)足夠強(qiáng)，晶體結(jié)構(gòu)只需幾個(gè)納米即可，甚至能對(duì)非晶體形式的簇狀分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測(cè)。因此，對(duì)于難結(jié)晶的蛋白質(zhì)分子，XFEL是研究其結(jié)構(gòu)的最佳工具。
      這次即將投入使用的歐洲XFEL，共有3臺(tái)獨(dú)立的波動(dòng)振蕩器，這些振蕩器能同步發(fā)射X射線(xiàn)激光，每秒鐘可為樣本拍出3000多張高質(zhì)量X射線(xiàn)圖片，而其他同類(lèi)設(shè)備在同樣時(shí)間內(nèi)只能拍攝100張左右。因此，XFEL激光儀在從原子級(jí)別測(cè)量樣本分子結(jié)構(gòu)方面更具優(yōu)勢(shì)，將用來(lái)對(duì)單個(gè)分子進(jìn)行衍射檢測(cè)。歐洲自由電子激光科學(xué)中心生物化學(xué)家亞文·佩爾森認(rèn)為，歐洲XFEL激光儀將帶領(lǐng)結(jié)構(gòu)科學(xué)家們探索全新的未知領(lǐng)域。