目前世界最強X射線激光儀將“上崗”

據(jù)《自然》雜志官網(wǎng)29日報道，歐洲12個國家共同出資14億美元建造的目前世界最強X射線自由電子激光儀（XFEL），即將在9月開展首批實驗。該激光儀每秒能發(fā)射2.7萬束X射線脈沖，發(fā)射速度是現(xiàn)有最強激光儀的200多倍。

此前，全世界只有美國和日本擁有少數(shù)幾臺自由電子X射線激光儀，如保持現(xiàn)有最快激光發(fā)射速度的美國國家加速器實驗室的直線性連續(xù)加速器光源（LCLS）。研究樣本原子級結(jié)構(gòu)的科學(xué)家們需要排隊等待，才能獲得使用它的機會。即將投入使用的歐洲XFEL，以及韓國已在今年6月運行和瑞士即將在2018年啟用的另兩臺X射線激光儀，將為科學(xué)家們提供更多選擇。

通過對樣本進(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)胞的分子過程。

在分子結(jié)構(gòu)檢測實驗中，利用傳統(tǒng)X射線光源往往需要將被檢測分子制成較大的晶體結(jié)構(gòu)，而XFEL產(chǎn)生的X射線足夠強，晶體結(jié)構(gòu)只需幾個納米即可，甚至能對非晶體形式的簇狀分子進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢測。因此，對于難結(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臺獨立的波動振蕩器，這些振蕩器能同步發(fā)射X射線激光，每秒鐘可為樣本拍出3000多張高質(zhì)量X射線圖片，而其他同類設(shè)備在同樣時間內(nèi)只能拍攝100張左右。因此，XFEL激光儀在從原子級別測量樣本分子結(jié)構(gòu)方面更具優(yōu)勢，將用來對單個分子進(jìn)行衍射檢測。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。

編輯圈點

生命的無窮奧秘，就在于那些神奇的時間節(jié)點，也許是幾天，也許是幾秒。世界最強的X射線自由電子激光儀，將一秒鐘切割成3000多個瞬間并將之定格，從某種意義上，放慢了生命的腳步，讓科學(xué)家從容地翻看生命這本大書。