Mevcut metotlarla kıyaslandığında, x ışını görüntülerinin kalitesini önemli ölçüde artırabilecek yeni bir yöntem, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY, Hamburg) ve Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) bilim insanları tarafından geliştirilmiştir.
Bu yöntem, farklı difraktif görüntüleme (IDI) olarak adlandırılır ve moleküllerde ve nanokristallerde atomların tek tek daha yüksek çözünürlükle daha hızlı görüntülenmesi için kullanılabilir.
X-ışınları, kristalografide moleküllerin yapısını belirlemede yardımcı olmak için 100 yıldan fazla süredir kullanılmaktadır. Yöntemin temeli, tüm dalgaların maruz kaldığı süperpozisyon ve kırınım prensipleridir. Işık dalgaları, kristaldeki atomlar tarafından yönü değiştirilen ve üst üste binen fotonların, yavaş giden bir akımdaki engellerin oluşturduğu dalgalara benzer şekilde oluşur. Bu fotonların yeterli bir miktarı bir cihaz ile ölçülebiliyorsa, bu şekilde elde edilen dalga veya kırınım modeli karakteristiktir ve kristalin atomik yapısı bu yolla türetilebilir. Bunun işe yaraması için fotonlar tutarlı bir şekilde dağılmalıdır. Bu, yansıyan ve gelen fotonlar arasında açık bir faz ilişkisi olması gerektiği anlamına gelir. Su benzeşimini tekrar kullanmak, türbülanssız veya herhangi bir girdap içermeyen engellerden sapan su dalgaları gibidir. Fakat foton dağılımı tutarsızsa, dağınık fotonlar arasındaki sabit faz ilişkisi ortadan kalkar. Bu da atomların düzenlenişini tespit etmeyi imkansız kılar.
Tutarlı Görüntülemede Bazı Problemler Var
Bununla birlikte, tutarlı difraktif görüntülemede bir problem oluştu. FAU ekibinden Quantum Optics ve Quantum Information’ın bir üyesi olan Anton Classen, X-ışını kullanıldığında, foton emilimi ve daha sonra yayılmış bir arka plan oluşturmanın neden olduğu floresanın bir sonucu olarak, çoğu durumda tutarsız dağılımın baskın olduğunu açıkladı. Bu durum, tutarlı görüntüleme için kullanılamazdı ve tutarlı yöntemlerin güvenilirliğini azalttı.
Tutarsız Radyasyon Kullanımı
FAU fizikçilerinin geliştirdiği bu yeni görüntüleme tekniğinin sırrı, istenmeyen tutarsız radyasyonun kullanılmasındadır. Profesör Joachim von Zanthier, yöntemlerinin uzun bir süre boyunca dağınık X-ışını fotonlarını kaydetmediğini, bunun yerine zamansal çözünümlü kısa anlık görüntüleri kullandığını belirtti. Anlık görüntüler kendi başlarına analiz edilmesi, bilim insanlarının atomların düzenlenmesi hakkında bilgi edinmesini sağladı. Bu yöntemin sırrı ise ışık kırınımının kısa sekanslar içinde hala uyumlu olması gerçeğidir. Ancak bu sadece birkaç femtosaniye (saniyenin katrilyonda biri) kadar sürmeyen çok kısa süreli Xpatlamalarıyla mümkündür. Bu kısa patlamalar, yakın zamanda, Kaliforniya’daki Linac Tutarlı Işık Kaynağı (LCLS) veya Hamburg’daki Avrupa XFEL gibi serbest elektronlu lazerler kullanıldığında elde edilmiştir.
Tekli Moleküller Görselleştirilebilir
Yeni yöntem, öncekinden çok daha güçlü bir sinyal üreten floresan ışığını kullanır. Bu ışık, daha büyük açılara dağılmıştır, böylece çok daha detaylı olan uzamsal bilgi sağlamaktadır. Filtreler, sadece belirli atomik türlerin ışığını ölçmek için de kullanılabilir. Bu, araştırmacıların tek bir atomun bir molekül veya protein içindeki konumunu bulmasını sağlar. Elde edilen çözünürlük, aynı dalga boyundaki X-ışınını kullanan uyumlu bir görüntülemeyle karşılaştırıldığında elde edilebilecek olandan çok daha yüksektir. Bu yeni yöntemin, yapısal biyoloji ve tıp alanındaki proteinleri yeni bir seviyeye taşıması beklenmektedir.
Kaynak: Science News Journal
