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18.03.2018

Röntgenholografie revolutioniert

Wissenschaftler revolutionieren Röntgenholografie

Spezielle Kamera zeichnet nach Laserbeschuss Struktur von Viren auf
LCLS-Laser: Röntgenstrahlung an Cluster und Viren (Foto: stanford.edu)
LCLS-Laser: Röntgenstrahlung an Cluster und Viren (Foto: stanford.edu)

Berlin/Menlo Park (pte025/15.03.2018/13:53) - Forscher der Technischen Universität Berlin http://tu-berlin.de haben das Holografie-Verfahren weiterentwickelt. Somit lassen sich erstmalig hochauflösende Bilder von Nanoviren erzeugen. Die Viren müssen damit nicht mehr auf einer Oberfläche fixiert werden, sondern können "in Flight" abgelichtet werden. Dieses Verfahren ermöglicht neue Wege, um Nanoteilchen, die bei Luftverschmutzung und Verbrennungsmechanismen eine Rolle spielen, besser zu studieren.

Proben durch Fixierung verändert

Die Herstellung von Hologrammen beruht auf Verfahren, die den Wellencharakter des Lichts ausnutzen, um so aus zweidimensionalen Abbildern dreidimensionale Gegenstände zu produzieren. Im Röntgenbereich erlaubt die Holografie bereits jetzt ohne viel Rechenaufwand Einblicke in die Struktur von winzigen Teilchen wie Nanopartikeln.

"Bis jetzt musste man die nur nanometergroßen Proben auf einer Oberfläche fixieren. Dies kann für empfindliche Proben, wie zum Beispiel Viren, ein Problem darstellen, da jede Art der Fixierung die Probe automatisch verändert. Das resultierende Bild gibt also nicht den Originalzustand wieder", erläutert Anatoli Ulmer, Co-Autor der Studie.

Cluster aus Xenon als Referenzobjekte

Um zu zeigen, dass sich Röntgenholografie auch an nicht fixierten Nanoteilchen in der Gasphase erfolgreich anwenden lässt, reisten die Forscher nach Kalifornien, um am Linac Coherent Light Source Röntgenlaser der Stanford University http://stanford.edu ein Experiment durchzuführen. Zu den Viren in der Probe wurde ein Referenzobjekt gegeben und damit die Bedingung für eine holografische Aufnahme geschaffen. Als Referenz dienten dabei kugelförmige Nanobällchen aus Xenon, auch Nanocluster genannt.

Sowohl Viren als auch Cluster wurden zusammen in den Fokus des Röntgenlasers injiziert und mit einem Laserpuls bestrahlt. Die in der Folge resultierenden Muster des gestreuten Lichts wurden mit einer speziellen Kamera aufgezeichnet und enthielten Informationen über die Struktur des Virus. "Im Gegensatz zu Verfahren, die aus einer Mittelung von hunderten möglichen Lösungen resultieren, können unsere Hologramme in nur zwei Schritten eindeutig interpretiert werden", ergänzt Erstautor Tais Gorkhover.