Согласно сообщению на британском веб-сайте New Scientist от 18 числа, рентгеновский лазер Linac Coherent Light Source II (LCLS-II) в Стэнфордской национальной ускорительной лаборатории SLAC в США только что завершил модернизацию, которая длилась более десяти лет. Он стал самой яркой рентгеновской установкой в мире и впервые испустил рентгеновские лучи с рекордной яркостью, что позволило исследователям записывать поведение атомов и молекул в биохимических реакциях, таких как фотосинтез, с беспрецедентной детализацией.
LCLS-II производит рентгеновские лучи посредством сложного процесса. Сначала исследователи использовали ультрафиолетовый лазер, чтобы отделить электроны от медной пластины, затем ускорили электроны интенсивными микроволновыми импульсами, которые затем прошли через «лабиринт» из тысяч магнитов. При этом эти электроны раскачиваются вперед и назад, испуская рентгеновские лучи предсказуемым и контролируемым образом. Исследователи направляют эти рентгеновские импульсы на объекты и могут отображать их внутренние структуры.
Рентгеновские лучи, производимые LCLS-II, в 1 триллион раз ярче, чем те, которые используются в медицинской сфере, и в 10 000 раз ярче, чем те, которые производят его предшественник, LCLS.
Майк Данн из SLAC объяснил, что яркость рентгеновских лучей была увеличена отчасти потому, что они отремонтировали металлическую трубку длиной 3 километра, через которую проходят электроны, с ниобиевой облицовкой. При охлаждении примерно до -271°C ниобий может противостоять беспрецедентно высоким энергиям электронов.
Надя Зазепин из Университета Ла Троб в Австралии отметила, что LCLS-II позволяет исследователям беспрецедентно подробно наблюдать, как происходят биохимические процессы на атомном уровне, что позволяет создавать «молекулярные фильмы» биологических процессов, таких как процессы визуального отображения млекопитающих, фотосинтез, связывание лекарств и регуляция генов.
Данн также сказал, что LCLS-II может производить большое количество ярких рентгеновских лучей за очень короткое время, позволяя исследователям видеть, что происходит внутри материалов, таких как материалы для искусственных фотосинтетических устройств или полупроводников следующего поколения, сверхпроводников и т. д. LCLS-II — это очень универсальный исследовательский инструмент, подобный мощному микроскопу, который может наблюдать детали всего: от квантовых материалов до биологических систем, от каталитической химии до атомной физики.