DE: Der extrem intensive Röntgenstrahl regt den Stickstoff in der Luft zum Leuchten an, wenn die Moleküle seinen Weg kreuzen. Trotz der extrem hohen Intensität des Strahls ist das Leuchten des Stickstoffs vergleichsweise schwach und wäre mit bloßem Auge nicht so leicht zu erkennen. So deutlich sichtbar wie auf dem Foto wird der Strahl erst bei völliger Dunkelheit und einer Belichtungszeit von 90 Sekunden, aufgenommen an der Experimentierstation FXE. EN: On these images, the X-ray beam appears as a thin blue beam - what we are actually seeing, however, is glowing nitrogen molecules which the extremely intense X-ray beam has interacted with and caused to light up as the beam travels through the air. Even though the European XFEL X-ray beam is extremely intense, the induced glow of the nitrogen molecules is, however, still relatively weak and not so easy to see with the naked eye. These images taken at the FXE instrument were only possible in complete darkness and using an exposure time of 90 seconds.

Výskumníci z UPJŠ sa podieľajú na príprave technológie na prvé 3D filmy mikrosveta

28. augusta 2019

Od tlačová správa - 7 rokov ago

27 2 minutes read

Tím európskych výskumných pracovísk vrátane výskumníkov z Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach po prvýkrát demonštroval ultrarýchlu mikroskopiu v röntgenovej oblasti s využitím unikátneho pulzného röntgenového lasera European XFEL postaveného v Schenefelde pri Hamburgu.

Úspešná nová metóda umožňuje vedcom vidieť procesy s rýchlosťami až niekoľko kilometrov za sekundu na priestorovej škále podstatne menšej, ako je hrúbka ľudského vlasu.

Uplatnenie vo výskume

Medzinárodné vedecké centrum European XFEL v Hamburgu je unikátny zdroj tvrdého röntgenového laseru na svete, s extrémnou jasnosťou, s veľmi krátkymi pulzami a rekordnou opakovacou frekvenciou, potrebnou na takýto typ zobrazovania. Aplikáciou tejto metodiky bude možné po prvýkrát dosiahnuť 3D filmy mikroskopických fenoménov. X-ray mikroskopia v Europan XFEL, či už 2D ale najmä v 3D, nájde zaujímavé uplatnenie v skúmaní industriálnych procesov 4. priemyselnej revolúcie.

REKLAMA

„Náš výsledok ukazuje, že kombináciou simultánnej projekcie a ultrarýchleho zobrazovania, čo je špecifická výhoda European XFEL, je možné dosiahnuť 3D filmy mikroskopických procesov s megaherzovým časovým rozlíšením. Pre opticky nepriesvitné vzorky bolo až doteraz jediným nástrojom použitie počítačových simulácií. Dnes už máme, po prvýkrát, nástroj na priame zobrazovanie unikátnej dynamiky,“ vysvetlil Patrik Vagovič, principiálny autor a slovenský vedec pôsobiaci v CFEL, European XFEL a vo Fyzikálnom ústave ČAV.

Bioprinting

European XFEL je medzinárodný projekt s veľkými prísľubmi pre aplikácie a priemysel. Napríklad zobrazenie dynamiky injekcie kvapalín podobných ako v palivových tryskách spaľovacích motorov, vysokorýchlostných aditívnych technológií alebo nových systémov injektovania liečiv, môže byť pozorované v spomalených záberoch.

S plánovaným zdokonalením v budúcnosti bude možné sledovať aj poškodenie hmoty spôsobené dopadom fragmentov na tvrdé povrchy napr. kovov. Výsledky takýchto experimentov sú dôležité pre vývoj kozmických technológií – materiálov pre vesmírne telesá odolné voči vysokorýchlostným zrážkam s orbitálnym znečistením.

„Tento pokrok nám umožní, okrem množstva rýdzo technologických aplikácií, pozrieť sa aj na procesy bioprintingu v kompozitnom prostredí, kde iné zobrazenia nefungujú,“ dodal Jozef Uličný z Ústavu fyzikálnych vied Prírodovedeckej fakulty UPJŠ v Košiciach.

Medzinárodný úspech

Výskum bol publikovaný v časopise Optica pod vedením vedcov z Centra pre vedu založenú na free-elektrón laseroch (CFEL) v Hamburgu a European XFEL. Na spolupráci sa podieľali z nemeckej strany DESY Hamburg, Univerzita v Hamburgu a Max-Planck Inštitút pre štruktúru a dynamiku hmoty, Karlsruhe Institute of Technology z Karlsruhe, medzinárodní partneri z Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, Univerzity Lund vo Švédsku, Diamond Light Source a University College Londýn z Veľkej Británie a ESRF v Grenobli z Francúzska.

Tento úspech, na ktorom sa podieľa 5 vedcov zo Slovenska, je umožnený systematickou prácou zástupcov UPJŠ v Košiciach na projekte výstavby European XFEL v Hamburgu. Ústav fyzikálnych vied UPJŠ sa dlhé roky podieľa na výstavbe a činnosti European XFEL.