世界最亮X射線激光器發出第一束光，可為生物化學過程拍攝“分子電影”

據英國《新科學家》網站18日報道，美國斯坦福SLAC國家加速器實驗室的Linac相干光源Ⅱ（LCLS-Ⅱ）X射線激光器剛剛完成歷時十多年的升級，“改頭換面”后成為目前世界上最亮的X射線設施，并發出了第一束亮度破紀錄的X射線，使研究人員能以無與倫比的細節記錄光合作用等生物化學反應中原子和分子的行為。

SLAC國家加速器實驗室升級了其直線加速器相干光源X射線自由電子激光器。
圖片來源：格雷戈·斯圖爾特/SLAC國家加速器實驗室

LCLS-Ⅱ通過一個復雜的過程產生X射線。首先，研究人員使用紫外線激光器將電子從銅板中分離出來，然后用強烈的微波脈沖加速電子，這些電子隨后穿過由數千塊磁鐵組成的“迷宮”。在此過程中，這些電子會來回擺動，并以可預測且可控的方式發射X射線。研究人員將這些X射線脈沖引導到物體上，可以對其內部結構進行成像。

LCLS-Ⅱ產生的X射線的亮度是醫療領域使用的X射線的1萬億倍，是其“前任”LCLS產生的X射線的1萬倍。

SLAC的邁克·鄧恩解釋說，X射線的亮度之所以被提高，部分原因是他們翻新了3公里長的金屬管，電子會通過該帶有鈮內襯的金屬管。當被冷卻到-271℃左右時，鈮可以承受前所未有的高能電子。

澳大利亞樂卓博大學的納迪亞·扎澤平指出，LCLS-Ⅱ讓研究人員能以前所未有的細節觀察原子尺度上的生物化學過程是如何發生的，使制作生物學過程的“分子電影”成為可能，比如哺乳動物視覺成像過程、光合作用、藥物結合和基因調控等。

鄧恩也表示，LCLS-Ⅱ能在極短時間內產生大量明亮的X射線，可以讓研究人員看到材料內部發生了什么，比如用于人工光合設備或下一代半導體的材料、超導體等。LCLS-Ⅱ是一種用途非常廣泛的研究工具，就像一個強大的顯微鏡，可以觀察從量子材料到生物系統，從催化化學到原子物理的一切細節。