A szabad szemmel nem látható világ, a mikrovilág megismerését hozza közelebb az az új kísérlet, amelyről a Nature Photonics a címoldalán számol be. A röntgen holográfia továbbfejlesztésével egy vírusról sikerült holografikus képet készíteni a kutatóknak.
A mérések azokra az elvekre épültek, melyeket Gábor Dénes fedezett fel. Ugyanezen elvek alapján végezte el az első atomi felbontású röntgenholografikus mérést 1996-ban Tegze Miklós és Faigel Gyula. Most pedig e korábbi munkák nyomán született meg a Nature Photonics-ban megjelent cikkben leírt új módszer.
A kép forrása: Nature Photonics 12,150-153, 2018
“Az eredmény lényege, hogy egyetlen impulzusból, egyetlen részecskén való mérésből kapható meg a szerkezet. Minden más korábbi mérésnél sok 10 000 impulzusból sok 10 000 ugyanolyan részecske (pl. virus) belövése segítségével tudták a szerkezetet meghatározni. (Nem triviális, hogy tudnak pontosan azonos vírusokat “gyártani”). A szerkezet ismerete pedig az anyagok viselkedésének leírásához alapvető fontosságú. Speciálisan a vírusok szerkezetének ismerete a kapcsolatos betegségek leküzdése szempontjából nélkülözhetetlen.”-mondta Faigel Gyula, akivel a Nature cikk megjelenése után sikerült beszélnünk.
A kísérletben a kutatók a vírusok mellett Xenon atomfürtöket is belelőttek a lézer nyalábba, amellyel a mintát vizsgálták. Az ezekről szóródott hullámok szolgáltak referencia hullámként a hologram felvételéhez.
„A legnagyobb nehézség az, hogy hogyan lőjenek be úgy két részecskét a nagyon rövid ideig (100 fs) tartó impulzusba, hogy azok egyszerre érkezzenek oda és éppen jó távolságba is legyenek (ez kb. a részecskék méretének felel meg).
A második nehézség, hogy hogyan kapjuk meg a mért szórási képből a vizsgálni kívánt részecske szerkezetét. Itt az első dolog amit meg kell határozni, az a két részecske relativ elhelyezkedése.”-mondta Faigel Gyula.
a, A Mimi vírus hologramja b, A Mimi vírus rekonstrukciója a hologramból c, A hologram egy kinagyított részlete, ahol az interferenciát a fekete vonalak mutatják
A kép forrása: Nature Photonics 12,150-153, 2018
A következő lépés, hogy az ilyen tipusú méréseket a kutatók rutin módon el tudják végezni. Ehhez azonban még számos gyakorlati problémát kell megoldaniuk.
“Az első, hogy a felbontást, tehát azt, hogy milyen részletességgel tudjuk meghatározni a szerkezetet kell javítani, elsősorban a detektor síkjára merőleges irányban. Ezt több módon lehet elérni, pl. a detektorok méretének (pixelszám) növelésével, illetve nem egy hanem két referencia részecske belövésével. Ezen túl lehetséges merőben új módszerek bevezetése, ilyeneken dolgozunk a laboratóriumunkban. Jelenleg is adtunk be egy saját mérési javaslatot az LCLS-hez. Ez teljesen egészében a mi laborunk munkatársainak ötleteire épül. .”-mondta Faigel Gyula, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont munkatársa.
A most megjelent cikk vezetője Tais Gorkhover volt. A mérésben kb. 30 fő vet részt.
“Engem mint szakértőt kérdeztek meg, hogy az elgondolás jó-e és a gyakorlati kivitelezés ötletei működőképesek-e. Illetve kérték, hogy a kiértékelésben vegyek részt. Tehát a méréstervezésben és kiértékelésben voltam benne. Amerikában az LCLS-nél történt mérésekben is részt vettem, de elsősorban megfigyelőként illetve tanácsadás szinten. A kiértékelésnél megmutattam, hogyan lehet meghatározni a referencia részecske és a mérni kívánt részecske relatív térbeli elhelyezkedését. Ennek az egyik ábrája került a címlapra.”-számolt be a kísérletekben való résztvételéről Faigel Gyula.
A Nature Photonics cikk elérhetősége:
https://www.nature.com/articles/s41566-018-0110-y
Az 1996-os Nature cikke Tegze Miklósnak és Faigel Gyulának pedig itt érhető el:
https://www.nature.com/articles/380049a0
A Fizikai Szemle 1997-es cikke a röntgen holográfiáról:
http://fizikaiszemle.hu/archivum/fsz9707/faigel.html
Szerző: Werovszky Veronika
