Un bout de pollen remarquable la nanomousse à l’maison ou une diatomée en même temps que les structures géométriques individuelles à l’maison franchement visibles : en utilisant des rayons X à haute obstination de la avènement de embrasement cyclotron PETRA III à DESY, une armé dirigée par les scientifiques du CFEL Saša Bajt et Henry Chapman a conquis à imagez ces structures sinon les casser. À eux événement habileté génère des images radiographiques haute persévérance de astiqué biotique cigarette qui n’a pas été congelé, enfermé ou différemment détruit au initial, le total en même temps que peu ou pas de brutalités à l’exemplaire. Cette algorithme, aussi utilisée à cause la échantillonnage des impedimenta pendant lequel les aéroports, peut multiplier des images du substance à une persévérance nanométrique. Utilisant des rayons X à haute obstination qui sont vivement focalisés à défaut un chorale de nouvelles lentilles diffractives, la habileté singulière permet d’réaliser l’imagerie à moins de 1 % du vestibule de préjudice aux rayons X de l’exemplaire. Les résultats, qui révèlent cette algorithme avec un complément affriolant à cause des eaux lumineuses de événement ovulation davantage brillantes similaires que le début de tenue à période combiné PETRA IV, ont été publiés pendant lequel la récépissé Chandelier : savoir et applications.

La embrasement des rayons X interagit en même temps que le astiqué biotique de diverses manières, fondamentalement en exercice de l’obstination et de l’véhémence de la embrasement. Parmi le même vieillesse, les brutalités causés par les radiations, équivalents que de chérubins changements structurels pouvant marcher jusqu’à la pourriture intégrale de l’exemplaire, constituent le estafette limitant donc de l’imagerie par rayons X d’échantillons biologiques. Aux basses énergies, les rayons X sont fondamentalement absorbés par les atomes de l’exemplaire, laquelle les électrons absorbent l’obstination, les interprète goutter des atomes et casser l’exemplaire. Les images utilisant ces rayons X de trouvère obstination cartographient pour l’liquidation du influence par l’exemplaire. À des énergies davantage élevées, l’liquidation est moins possible et un changement consécration décompression comprimable se généré, où les photons de rayons X “rebondissent” sur la objet avec des boules de appelé sinon conserver à elles obstination. Des techniques similaires que la cristallographie ou la ptychographie utilisent cette intervention. Seulement, une liquidation peut continuellement se montrer, ce qui signifie que des brutalités à l’exemplaire se produisent de toute exécution. Seulement il existe une étranger intervention : la décompression Compton, où les rayons X ne laissent qu’une négligeable matière de à elles obstination pendant lequel le substance impartial. La décompression Compton avait été fastueusement ignorée en aussi que algorithme vivant de microscopie à rayons X, car elle-même nécessite des énergies de rayons X plus davantage élevées là où jusqu’affamer aucune tumeur à haute persévérance appropriée n’rencontrait.

“Moi-même avons assidu la décompression Compton et les gens avons conçu que la accumulation d’obstination déposée pendant lequel un exemplaire par presse de photons que toi-même pouvez trouver est inférieure à l’destination de ces hétéroclites méthodes”, explique Chapman, objective de liminaire avant-projet à DESY, maître à l’Universität Hambourg, et novateur de singulières techniques de rayons X aux synchrotrons et aux lasers à électrons libres.

L’possédant de la branlant mensuration pendant lequel l’exemplaire a posé un forfanterie à cause la adaptation de lentilles appropriées. Les rayons X à haute obstination traversent intégraux les matériaux et sont guère réfractés ou courbés, avec ceci est boîtier à cause la attirance. Bajt, qui est un vice-amiral de équipe au CFEL, a régenté les efforts à cause désenvelopper un inaccoutumé modèle de tumeur réfractive, accueillie lentilles multicouches Laue. Ces nouvelles optiques comprennent des accouchement alternées de davantage de 7300 nanomètres de carbure de silicium et de carbure de tungstène que l’armé a utilisées à cause instaurer un bout panorama holographique largement copieux à cause mobiliser rationnellement le blaireau de rayons X.

À l’charité de ce ordre établi de lentilles et de la bord de blaireau PETRA III P07 à DESY, l’armé a imagé une disparité de matériaux biologiques en détectant les opportunité de décompression Compton lors l’exemplaire passait à défaut le blaireau focalisé. Ce tradition de microscopie à époussetage nécessite une avènement extraordinairement délicate – la davantage délicate, la meilleure – qui est focalisée sur un sujet qui définit la persévérance de l’fable. PETRA III est l’une des installations de influence cyclotron pendant lequel le monde qui est largement délicate à des énergies de rayons X élevées à cause aggrave payer des images de cette actes en un vieillesse pertinente. La habileté pourrait apparaître son comble possible en même temps que l’dressage PETRA IV prévue.

Dans sonder la algorithme, l’armé a assidu une cyanobactérie, une diatomée voire un bout de pollen collecté résolument à l’abord du cabinet (“un aperçu extraordinairement lieu”, rit Bajt) avec échantillons, et a accédé une persévérance de 70 nanomètres à cause quiconque.

De davantage, proportionnellement aux images obtenues à commencer d’un exemplaire de pollen adapté à l’charité d’une algorithme d’imagerie à décompression cohérente conventionnelle à une obstination de 17 keV, la microscopie à rayons X Compton a accédé une persévérance adapté en même temps que une mensuration de rayons X 2000 jour inférieure. “Comme les gens avons réexaminé les spécimens à l’charité d’un lunette panorama alors l’étude, les gens n’avons pu avertir aucune macule de l’entrée où le blaireau réalisait entré en attouchement en même temps que eux”, explique-t-elle, ce qui signifie qu’annulé préjudice par influence n’a été laissé.

« Ces résultats pourraient même entité meilleurs », dit Chapman. “Théoriquement, une étude avec icelle utiliserait un senseur orbiculaire, car les rayons X sortant de l’exemplaire vont pendant lequel toutes les commandements depuis l’exemplaire. De cette exécution, c’est un peu avec une étude de choc de matériel des particules, où toi-même devez réunir opportunité pendant lequel toutes les commandements.”

De davantage, Chapman a articulé que l’fable des cyanobactéries est partiellement sinon conditions proportionnellement aux hétéroclites. Seulement, les opportunité indiquent qu’à une éclat davantage digue, semblable que celle-ci de la tenue à période prévue de PETRA IV, des organites individuels voire des structures en triade dimensions deviendraient visibles – jusqu’à une persévérance de 10 nm sinon que les brutalités ne soient un crise. “Hardiment, la spéciale bornage de cette habileté n’réalisait pas la caractère de la habileté miss exclusivement de préférence la avènement, à gnose sa éclat”, explique Bajt.

Revers une avènement davantage délicate, la algorithme pourrait avec entité utilisée à cause l’imagerie de cellules ou de tissus tous non sectionnés, en escorte de la microscopie cryoélectronique et de la microscopie panorama à super-résolution, ou à cause patronner les nanoparticules pendant lequel une alvéole, avec à cause dévisager résolument l’économat de médicaments. Les caractéristiques de la décompression Compton rendent aussi cette algorithme platonique à cause les utilisations non biologiques, similaires que l’arraisonnement des mécanismes de lesté et de libération de la accu.

“Il n’y a plus de rien de tel pendant lequel la théâtre”, déclare Bajt, “il y a en conséquence très à prospecter à l’lignée.”

L’étude a impliqué des chercheurs de DESY, du CFEL, du épicentre d’plénipotentiaire Hamburg Center for Ultrafast Imaging (CUI) de l’Universität Hamburg et de l’Collège de Lund en Suède.

DESY est l’un des nécessaires noyaux d’accélérateurs de particules au monde et étudie la architecture et la exercice de la objet – de l’intervention de imperceptibles particules rudimentaires et du actes de originaux nanomatériaux et biomolécules vitales aux grands mystères de l’tempérament. Les accélérateurs et détecteurs de particules que DESY développe et réalisé sur ses sites de Hambourg et de Zeuthen sont des outils de chichi particuliers. Ils génèrent le influence X le davantage fort au monde, accélèrent les particules à cause graver les énergies et ouvrent de nouvelles fenêtres sur l’tempérament. DESY est partisan de l’Affinité Helmholtz, la davantage longue union objective d’Allemagne, et reçoit son paiement du Tâche confédéral germain de l’distinction et de la chichi (BMBF) (90 %) et des Relevés fédéraux allemands de Hambourg et de Passementerie (10 %).

By nsmaat