I Raggi X ad alta velocità sono in grado di "catturare" le immagini gli atomi in movimento
I raggi X sono stati per molto tempo un mezzo molto importante nell'analisi della struttura microscopica della materia. Oggi gli scienziati hanno fatto un importante passo in avanti, portando la realizzazione delle immagini a raggi x ad un nuovo livello: grazie alla messa in opera di un interruttore estremamente veloce, essi potranno ora utilizzare i raggi X per catturare immagini dinamiche delle reazioni molecolari.
Emettere singoli lampi di raggi X abbastanza velocemente da "congelare" il movimento degli atomi non è un compito affatto facile. Ma Matthew F. DeCamp e i suoi colleghi dell'Università del Michigan hanno scoperto che è possibile ottenere tali frequenze utilizzando un cristallo di germanio per controllare il ritmo e la sincronizzazione degli impulsi dei raggi X. L'interruttore costruito con questa tecnologia funziona come l'otturatore di una videocamera. Fornendo una sufficiente quantità di luce, maggiore sarà la velocità dell'otturatore migliore sarà la qualità di un'immagine in movimento ripresa. Ma, laddove l'otturatore di una telecamera può raggiungere velocità dell'ordine del millesimo di secondo, l'interruttore al germanio è in grado far emettere al dispositivo a raggi X impulsi con un ritmo dell'ordine del picosecondo (cioè un milionesimo di milionesimo di secondo), un'alternanza cosଠveloce da permettere di individuare le variazioni nella struttura molecolare durante le reazioni chimiche.
Esistono anche altre tecniche capaci di controllare gli impulsi dei raggi X su una scala temporale di velocità paragonabile, ma si sono rivelate tutte estremamente invasive ed applicabili solamente a determinate righe dello spettro legato ai raggi X. L'interruttore sviluppato dalla squadra di DeCamp invece "è uno strumento versatile che può essere applicato a quasi tutte le linee dello spettro senza doverne modificare la fonte", scrivono Ferenc Krausz e Christian Spielmann dell'Università della Tecnologia di Vienna in una nota di commento. "Rimangono ancora molte sfide da vincere, come la riduzione dei tempi delle frequenze e il miglioramento dell'efficienza dell'interruttore nella produzione di impulsi con un buon contrasto". "Ma una volta che questi problemi saranno risolti, i nuovi interruttori superveloci potranno diventare un elemento chiave degli equipaggiamenti a raggi X per l'analisi strutturale della dinamica della materia.
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