Перейти к содержанию

Ученые изучили механизм защищает молекулы от разрушительного воздействия излучения

Учeным ужe извeстнo дoстaтoчнo дaвнo, чтo нeкoтoрыe мoлeкулы имeют встрoeнный мexaнизм, кoтoрый пoзвoляeт зaщитить цeлoстнoсть их структуры от вредного воздействия излучения. Например, если молекула ДНК поражается уф-лучей, это может отвлечь избыток принятой энергии, «изгнание» включает в себя ядро атома водорода, протон. Это в свою очередь позволяет сохранить целостность и безопасность химических связей между всеми другими атомами молекулы.

Для того, чтобы вскрыть все детали этого процесса, ученые использовали сверхкороткие импульсы рентгеновского излучения, вырабатываемые источником Linac Coherent Light Source (LCLS) Национальной лаборатории линейных ускорителей SLAC. Для «уничтожения» молекул вещества 2-тиопиридона (2-thiopyridone), которые имеют относительно простую структуру, используется свет еще один лазер. И все происходившие с молекулами преобразования полностью соответствуют процессам, происходящим в молекулах ДНК под воздействием высокоэнергетических фотонов света. Импульсы же рентгеновского излучения, который длился несколько фемтосекунд, позволили ученым установить все шаги работы защитный механизм молекулы.

Этот случай является первым в истории науки, когда для отслеживания молекулярных изменений использован так называемый метод резонансной неэластичного рассеивания рентгена (resonant inelastic X-ray scattering, RIXS). Этот метод позволил ученым увидеть протонов, которые с очень высокой скоростью выбрасываются из молекул, так же, как мяч после удара по нему ногой футболиста.

Эффект резонанса, возникающее при соответствии параметров рентгеновских импульсов и энергии фотонов воздействующего на молекулу света служит своего рода усилителем сигнала, в котором хранится информация о процессах, в которых участвует атом азота в молекуле, который играет ключевую роль в функционировании системы защиты молекулы от радиации.

Собранные учеными данные показали, что свет от внешнего лазера приводит только к разрыву водородных связей защитных азотных атомов. Другие же исследования показали, что ультра-быстрый импульсов рентгеновского излучения не оказывают на эти процессы никакого влияния. Все это послужило доказательством функциональности новые методы исследований, которые в ближайшее время будут использованы исследователями для изучения более сложных молекул и для получения дополнительной информации о фотохимических реакций разного типа.