Новости химической науки > Жесткое рентгеновское излучение будет следить за реакциями

Исследователи разработали новый тип рентгенографии, который позволит исследовать материалы, содержащие легкие элементы, такие как углерод или кислород с помощью жесткого рентгеновского излучения. Утверждается, что новый метод может использоваться для изучения химических реакций in situ.

Изучение вещества с помощью традиционной рентгенографии основано на том, что расположение атомов внутри образца реконструируется на основе картины поглощения проходящего через этот образец рентгеновского излучения. Достаточное количество полученных с помощью рентгенографии результатов исследования может быть скомбинировано в трехмерную картинку. Зачастую исследователи комбинируют рентгенографию со спектроскопией для получения более детальной информации о химическом окружении элементов, входящих в состав образца.

Рисунок из Nat. Mater., 2011, DOI: 10.1038/nmat3031

Однако при изучении строения материалов, содержащих азот, углерод и кислород, методом рентгенографии возникают проблемы – эти легкие элементы визуализируются только с помощью мягкого рентгеновского излучения, которое обладает плохой проникающей способностью и, таким образом, позволяют снабдить нас информацией лишь о том, что происходит на поверхности изучаемого образца.

Работающие над совместным проектом Университета Хельсинки и Европейского Центра по Синхротронному излучению (Гренобль) исследователи решили проблему, применив для изучения таких систем вместо просвечивания образца рентгеновскими лучами неупругое рассеяние.

Методика включает в себя прохождение рентгеновских лучей по всей длине образца и определение того, какая часть излучения при этом рассеивается образцом. Такой метод позволяет визуализировать двумерные сегментные сечения, ракрывающие строение образца, которые могут быть преобразованы в трехмерную картинку даже без сложных процессов реконструкции с помощью компьютера.

Неупругое рассеяние позволяет получить информацию о химическом окружении элементов в образце без использования мягкого рентгеновского излучения. Как отмечает один из авторов исследования, Симо Хуотари (Simo Huotari), в результате исследования разработана методика, позволяющая определять положение углерода, кислорода и других легких элементов, возможности которой не ограничиваются изучением поверхности образца или образцов малого размера. С помощью нового подхода исследователи изучали образцы толщиной от 1 мм до 1 см. Новая методика также была апробирована на образце, содержащем одновременно алмаз и графит, было показано, что в спектре образца атомы углерода в состоянии sp²-гибридизации без проблем можно отличить от атомов углерода в состоянии sp³-гибридизации

Хуотари отмечает, что после определенной доработки новая методика может быть использована для изучения биологических образцов. В настоящий момент направляемая на изучаемый образец доза излучения слишком интенсивная, чтобы ее воздействие оказалось безопасным для живых объектов (исследователи признались, что они попытались изучить новым методом строение цветов растений, но все образцы погибли к завершению проведения эксперимента).

Источник: Nat. Mater., 2011, DOI: 10.1038/nmat3031

метки статьи: #аналитическая химия, #физическая химия