Sakslased filmisid röntgenlaseritega maailma kiireima filmi!
Berliini Helmholzi materjali- ja energiauuringute keskuse HZB ning Berliini tehnikaülikooli TUB teadlased esitlesid nüüd meetodit, mis astub tuleviku „molekulaarkinole“ suure sammu lähemale — nimelt jäädvustasid nad kaks kaadrit niivõrd lühikese ajalise intervalliga, et samal moel saab varsti reaalajas jälgida molekule ja nanostruktuure, vahendab PhysOrg.com.
„Molekulaarfilm“, mis näitab, kuidas molekul keemilise reaktsiooni kriitilises etapis käitub, aitaks meil elementaarseid loodusteaduslikke protsesse paremini mõista. Taolised protsessid ei kesta reeglina kauem mõnest femtosekundist — sekundi miljondiku miljardikust.
Ehkki ülilühikese valgussähvatuse abil on võimalik pildistada ühe femtosekundi pikkuse säriajaga fotosid, pole seni kunagi õnnestunud jäädvustada sedavõrd kiiresti järgnevate kujutiste jada: pildid kujutist püüdva anduri pinnal kipuvad üksteisega kattuma ja „pleekima“. Anduri vahetamine kaadrite vahel võtab aga lihtsalt liiga kaua aega, isegi kui seda oleks võimalik teha valguskiirusel.
Takistustest hoolimata on HZB ja TUB ühisel funktsionaalsete nanomaterjalide uurimisrühmal nüüd õnnestunud Hamburgi osakestekiirendi-põhise röntgenlaseri FLASH impulsside abil jäädvustada ülikiireid pildijadasid vaid mõnemikromeetrise läbimõõduga objektidest. Sama töörühm on visandanud ka järgmised sammud, mida on nende lähenemise abil nanomeeter-resolutsiooni saavutamiseks tulevikus vaja astuda. Koos kolleegidega Saksa elektronsünkrotroni DESY juurest ja Münsteri ülikoolist avaldasid nad oma uurimistöö ajakirjas Nature Photonics.
Uurijad tulid elegantse nipi peale, mille abil on võimalik kahe üksteisele järgneva röntgensähvatuse abil kogutud ja ülestatud informatsiooni pöördšifreerida. Kumbki kujutis kodeeriti samaaegselt üheksainsaks röntgenhologrammiks. Lõpliku kujutistejadani jõudmiseks oli siiski vaja läbida mitu etappi.
Esiteks lõhestasid teadlased röntgenlaseri kiire kaheks eraldi kiireks. Hulga peeglite abil sundisid nad ühe kiire tegema teel põgusa kõrvalepõike, mistõttu impulsid jõudsid uurimisaluse objektini veidi erineval ajal — kaht sähvatust lahatasid saabumisel 0,00000000000005 sekundit. Pildistatava objekti konkreetse geomeetrilise asetuse tõttu tekitasid impulsid „topelthologrammi“, mis šifreeris objekti struktuuri kummagi röntgenkiire kohalejõudmise hetkel. Matemaatilise rekonstruktsiooniprotseduuri abil said teadlased seejärel lihtsalt seostada kujutised vastavate röntgenimpulssidega ja paigutada kaadrid õigesse ajalisse järgnevusse.
Taolisel moel jäädvustasid teadlased Brandenburgi väravate mikroskoopilisest mudelist kaks pilti, mida ajaliselt lahutasid ainult 50 femtosekundit. „Nii napi ajalise intervalli vältel ei läbi isegi valguskiir pikemat vahemaad kui inimese juuksekarva läbimõõt,“ osutas avaldatud uurimuse esimese autorina ära märgitud doktorand Christian Günther. Lühikese lainepikkusega röntgenkiired võimaldasid jäädvustada eriti väikseid detaile (mida lühem on kasutatava valguse lainepikkus, seda väiksemaid objekte on võimalik selle abil eristada).
„Pikemas perspektiiviks oleme eesmärgiks seadnud molekulide ja nanostruktuuride liikumise seiramise reaalajas,“ kinnitas projekti juhatanud professor dr Stefan Eisebitt.
Uue tehnika väljatöötamist ajendas soov saavutada äärmiselt kõrget ajalist eraldusvõimet koos suutlikkusega kuvada ka kõige pisemaid objekte Pilt võib küll olla rohkem väärt kui tuhat sõna, kuid ainult paljudest piltidest kokku pandud film ütleb midagi objekti dünaamika kohta.
Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!
