الأشعة السينية تُمكِّن العلماء من ملاحظة انفجارات الجزيئات

بواسطة حسين زهران
26/11/2016

مع دخول موسم الصيف، نُمنّي أنفسنا برؤية العديد من الأفلام سريعة الإيقاع، تحوي العديد من مشاهد الأكشن. لا نعني بذلك أفلام هوليوود، بل نعني أفلامًا من نوعٍ جديدٍ تُصور الانفجارات على المستوى الذري، مما يساعد العلماء على معرفة ما يحدث عند اصطدام (الأشعة السينيةx-ray – ) بالجزيء.
قام فريق يقوده باحثون في (مركز أرجون للأبحاث Argonne’s National Laboratory -) ــ وهو مركز أبحاث غير هادف للربح، موجود في قسم الطاقة بجامعة شيكاجو بأميركا ــ باستخدام أشعة سينية عالية الكثافة وشديدة التفجير ، أمدتهم بها مؤسسة (ليناك لمصادر الضوء المتسقLinac Coherent Light Source LCLS – ) التابعة (لمعمل المسرعات الوطني SLAC National Accelerator Laboratory -) – لمعرفة التغييرات التي تحدث بالذرات التي يتكون منها الجزيء حينما تصطدم به أشعة سينية.

وقد عَلّق (أنطونيو بيكون Antonio Picon – ) العالم المتخصص بالأشعة السينية في مركز أرجون قائلًا:
»بفضل (LCLS) توفرت لنا رؤية متفردة لديناميكا الجزيئات نظرًا لما أمدّونا به من نبضاتٍ قصيرة من الأشعة السينية. ونستطيع الآن أن نرى بدقةٍ شديدة سير الشحنات والطاقة داخل أي نظام».
باستخدام طريقةٍ جديدة تُسمى (مسبار الأشعة السينية x-ray probe – ) أو (مضخة الأشعة السينية x-ray pump -) تَمكّن الباحثون من إثارة إلكترون مُحدَّد في مدار داخلي بذرة من (الزينونXenon – ) مربوطة بذرتين من (الفلورين Fluorine – ). فعند إثارة الإلكترون خارج مداره، يتسبّب وجود شحنة موجبة غير مُعادَلة في الجزيء في تفكك هذا الجزيء في عملية تُسمى (عملية كولومبCoulomb’s Process – ).
»هذه الطريقة الجديدة فعالةٌ جدًا، حيث أنها تُمكّننا من إحداث تغيير في مكان معين بالجزيء، وملاحظة التغيير الذي يحدث في مكان آخر». هذا ما قاله عالم الأشعة السينية (كريستوف بوستدChristoph Bostedt – ).

وتطبيق هذه الطريقة على ثنائي فلوريد الزينون ماهي إلا خطوة أولى؛ هذه الطريقة سيكون لها تطبيقاتٌ كثيرة مثل معرفة التغيرات الإنشائية التي تحدث في الجزيئات التي تتأثر بالضوء، أو معرفة سريان الطاقة في الجزيئات .وبمعرفة هذه المعلومات سنتمكن من تطوير مواد جديدة تمامًا تستفيد من الطاقة الشمسية مثل ( الألواح الضوئية photovoltaics –) و (المحافزات الضوئية photocatalysts –).
ويمكن لهذه الطريقة أيضًا أن تساعد العلماء على معرفة مُكوِّنات البروتين. ورغم أن الأشعة السينية تُستخدم في بعض تطبيقات الصيدلة لمعرفة مُكوِّنات البروتين، إلا أنها قد تضر ببعض هذه المكونات.

يقول (ستيفن ساوثورثStephen Southworth –) عالم الأشعة السينية بمؤسسة أرجون:

»ستُمكّننا هذه الطريقة من معرفة كيفية تأثُّر بعض الذرات المتجاورة عند تعرض منطقة معينة للأشعة السينية».

أمّا (بيكون Picon – ) فقد صرّح قائلًا:

»باستخدام مضخة الأشعة السينية لإثارة إحدى الإلكترونات الداخلية للذرة ،تَمكّن العلماء من إصابة أكثر الإلكترونات تاثيرًا في الذرة .ستُمكّننا هذه الطريقة من أخذ لقطات متتالية لنرى مايحدث عند تغيير جزء أساسي من الجزيء مما يساعدنا على معرفة تأثير الضوء على الجزيئات في المستقبل»

_________________________________________

تم عمل بحث علمي بناء على هذه الدراسة و نُشر يوم 23 مايو في مجلة (Nature Communications).