سیاه چاله مولکولی سرانجام توسط دانشمندان در شتاب‌دهنده LCLS با استفاده از قدرتمندترین لیزر پرتو ایکس ایجاد شد. همانطور که می دانید منبع نور منسجم شتاب‌دهنده (LCLS)، قدرتمندترین لیزر پرتو ایکس دنیاست و با هدف کمک به دانشمندان در افشای دقیق راز و رمزهای جهان میکروسکوپی طراحی شده است. در ادامه با میهن پست همراه شوید.
سیاه چاله مولکولی بدین صورت خلق شده است که دانشمندان در شتاب‌دهنده LCLS لیزر را با متمرکز شدید ترین پرتو ایکس بر روی یک اتم ، نوعی سیاه چاله مولکولی آزمایشگاهی خلق کرده اند که می تواند پاسخ خیلی از سوال های علمی دانشمندان باشد.
سیاه چاله مولکولی و ایجاد آن از این جهت دارای اهمیت است که لیزر LCLS قادر است تصاویری با وضوح بالا از ویروس‌ها ، باکتری‌ها ، پروتئین‌ها و مولکول‌ها ارائه دهد و البته باید گفت که این فناوری از پالس‌های پرتو ایکس شفاف برای منفجر کردن اشیا استفاده می‌کند و این پالس‌ها فقط چند فمتوثانیه (حدود یک میلیون-میلیاردم ثانیه) دوام می‌آورند و انرژی بالایی تولید می‌کنند که فولاد را هم سوراخ می‌کند.
بررسی اشیا میکروسکوپی با لیزر LCLS می‌تواند درک دانشمندان از فیزیک ذرات ، تولید داروها ، فتوسنتز ، همجوشی هسته‌ای و اسپینترونیک (علم استفاده از الکترون برای ذخیره اطلاعات) را ارتقا دهد.
سیاه چاله مولکولی ایجادشده در واقع، محصول فرعی و غیر منتظره آزمایش‌هایی است که دانشمندان دانشگاه ایالتی کانزاس در امریکا انجام دادند.
با این حال تیم علمی از آینه‌ها برای متمرکز کردن پرتو اشعه لیزر بر روی نقطه‌ای با عرض ۱۰۰ نانومتر استفاده کرد. این نقطه، ۱۰۰ برابر کوچک‌تر از نقاطی بود که پرتو LCLS معمولا هدف قرار می‌دهد و این پروژه به منظور آزمایش کردن بررسی واکنش اتم‌های سنگینی انجام شد که با پرانرژی‌ترین پرتوهای اشعه ایکس LCLS بمباران شدند.
بنابراین دانشمندان با این میزان انرژی مهار شده ، اتم‌های زنون (هر یک از این اتم‌ها حاوی ۵۴ الکترون هستند) و اتم‌های ید (هر یک از این اتم‌ها دارای ۵۳ الکترون هستند) را هدف قرار دادند؛ آن‌ها انتظار داشتند داخلی‌ترین الکترون‌های موجود در هر اتم از آن کنده شوند و “اتم‌های تهی” خلق شوند، پیش از این که الکترون های هر لایه اتم سرازیر شوند و این گسست‌ها را پر کنند.
بد نیست بدانید که این اتم‌های تهی سپس توسط اشعه ایکس بعدی بمباران شدند و فقط چسبناک‌ترین الکترون‌ها بر جای ماندند. این همان چیزی بود که برای اتم های زنون (که ایزوله شده بودند) رخ داد اما درباره ید این اتفاق نیفتاد.
اتم‌های ید بخشی از دو مولکول متفاوت بزرگ‌تر بودند بنابراین زمانی که الکترون از دست دادند، به نوعی سیاه چاله مولکولی تبدیل شدند که کربن و اتم‌های هیدروژن مجاورشان را به سمت خود می‌کشیدند تا خلا بر جای مانده را پر کنند.
این آزمایش دانشمندان را بر آن داشته از لیزر پرتو ایکس LCLS برای بررسی سیستم‌های پیچیده‌تر استفاده کنند. این دستاورد دارای فواید مهمی برای محققانی خواهد بود که به دنبال دستیابی به پروضوح‌ترین تصاویر از مولکول‌های زیستی جهت تولید داروهای بهتر هستند.
این آزمایش ها همچنین منجر به تولید نسل جدیدی از ابزارها برای انجام پروژه به روزرسانی LCLS-II خواهد شد؛ این به روز رسانی نرخ تکرار پرتاب پالس لیزر را از ۱۲۰ پالس در ثانیه به یک میلیون پالس در ثانیه خواهد رساند.
منبع newatlas
