Синхротронное излучение преображает представления о живой природе

Ученые из университета Висконсина-Милуоки (University of Wisconsin-Milwaukee) разработали новый способ получения изображений мельчайших структур, которые не могут быть обнаружены в видимом диапазоне.

Для того чтобы исследовать, что происходит с живой клеткой при взаимодействии с загрязняющими веществами, проф. Кэрол Хиршмугль (Carol Hirschmugl) и ее коллеги использовали синхротрон. С помощью инфракрасного излучения синхротрона, ученые фиксировали колебательные движения молекул внутри клетки, по которым однозначно идентифицировали, каким химическим веществам они принадлежат.

Используя новый метод, проф. Хиршмугль удалось наблюдать процесс поглощения водорослями углекислого газа. Для этого она исследовала распределение белков, липидов и других углеводородных соединений, которые играют ключевую роль в процессе фотосинтеза. Ученые надеются, что с помощью новой технологии они смогут обнаружить, какие изменения происходят в клетках водорослей при их взаимодействии с такими загрязняющими веществами, как нитраты или аммоний, которые поступают из сточных вод.

Для решения другой задачи – наблюдения расположения определенных молекул на поверхности твердого тела - ученые использовали модифицированный метод дифракции низкоэнергетичных электронов (LEED). Поскольку структуры, которые интересуют ученых, имеют размер меньше длины световой волны, они не могут быть обнаружены визуально. Чтобы получить изображение этих мельчайших структур ученым приходится исследовать рассеяние электронов на поверхности твердого тела. Для этого на исследуемую поверхность направляется пучок электронов, и с помощью чувствительного детектора получают картину их рассеяния. После обработки полученных данных, ученые восстанавливают структуру поверхности материала.

Этот метод может применяться для исследования процессов взаимодействия твердых тел с окружающими их веществами, т.к. большинство из них происходит на поверхности - например, ржавление металла. Проф. Хиршмугль с помощью метода LEED планирует исследовать взаимодействие воды с почвой, что очень важно для понимания процессов проникновения загрязняющих веществ в почву.