世界目前最強X射線(xiàn)激光儀將“上崗”

　　據《自然》雜志官網(wǎng)報道，歐洲12個(gè)國家共同出資14億美元建造的目前世界最強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。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幾臺自由電子X射線(xiàn)激光儀，如保持現有最快激光發(fā)射速度的美國國家加速器實(shí)驗室的直線(xiàn)性連續加速器光源(LCLS)。研究樣本原子級結構的科學(xué)家們需要排隊等待，才能獲得使用它的機會(huì )。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(xiàn)激光儀，將為科學(xué)家們提供更多選擇。

　　通過(guò)對樣本進(jìn)行連拍獲得數千張照片，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胞的分子過(guò)程。

　　在分子結構檢測實(shí)驗中，利用傳統X射線(xiàn)光源往往需要將被檢測分子制成較大的晶體結構，而XFEL產(chǎn)生的X射線(xiàn)足夠強，晶體結構只需幾個(gè)納米即可，甚至能對非晶體形式的簇狀分子進(jìn)行結構檢測。因此，對于難結晶的蛋白質(zhì)分子，XFEL是研究其結構的最佳工具。

　　這次即將投入使用的歐洲XFEL，共有3臺獨立的波動(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)設備在同樣時(shí)間內只能拍攝100張左右。因此，XFEL激光儀在從原子級別測量樣本分子結構方面更具優(yōu)勢，將用來(lái)對單個(gè)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·佩爾森認為，歐洲XFEL激光儀將帶領(lǐng)結構科學(xué)家們探索全新的未知領(lǐng)域。

　　點(diǎn)評

　　生命的無(wú)窮奧秘，就在于那些神奇的時(shí)間節點(diǎn)，也許是幾天，也許是幾秒。世界最強的X射線(xiàn)自由電子激光儀，將一秒鐘切割成3000多個(gè)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(shū)。