Wo Forscher mit 27 000 Röntgenblitzen pro Sekunde Moleküle durchleuchten

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28. August 2018, 17:55 Uhr

Wenige Tage vor dem ersten Jahrestag des Beginns des Nutzerbetriebs am 1. September hat ein Team von Wissenschaftlern um Ilme Schlichting vom Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg die weltweit erste Publikation zu Forschungsarbeiten am European XFEL in Schenefeld (Kreis Pinneberg) veröffentlicht. Das teilte XFEL-Pressesprecher Bernd Ebeling gestern mit.

In der Fachzeitschrift Nature Communications beschreiben die Forscher gemeinsam mit Kollegen von der Rutgers State University of New Jersey, USA, aus Frankreich, von DESY, Hamburg, und von European XFEL die Untersuchung der dreidimensionalen Struktur von Eiweißmolekülen im Strahl des Röntgenlasers. Dabei konnten sie erstmals zeigen, dass unter den Messbedingungen des Experiments Daten hoher Qualität mit sehr kurz aufeinanderfolgenden Pulsen gesammelt werden können. Das verkürzt die Messzeit deutlich. Die genaue Strukturbestimmung von Biomolekülen ist laut Ebeling von großer Bedeutung, weil sich daraus auch wichtige Hinweise zur Entstehung und Behandlung von Krankheiten ergeben können.

„Wir konnten zeigen, dass mit den derzeitigen Messbedingungen mit dem European XFEL Daten sehr viel schneller aufgenommen werden können als bisher. Schon in naher Zukunft werden daher viel mehr Forscher Experimente an Röntgenlasern mit hoher Pulsfrequenz durchführen können, da Kosten und Aufwand für die Messung stark sinken“, sagt Schlichting.

Die Forscher untersuchten eine Mischung drei verschiedener Proteinmoleküle aus Pflanzen. An einer Experimentierstation am European XFEL spritzten sie kleine Kristalle der Proteine in einem Flüssigkeitsstrahl in den Röntgenstrahl. Wenn ein Röntgenblitz einen Probenkristall trifft, nimmt ein hinter der Probe eingebauter Detektor das Muster der gestreuten Röntgenstrahlen auf. Mit Hilfe von Computerprogrammen können die Forscher mit diesen Aufnahmen dreidimensionale Modelle der Moleküle berechnen.

„Der Röntgenlaser kann bis zu 27 000 Blitze pro Sekunde erzeugen. Die Blitze kommen in Pulsfolgen“, so XFEL-Sprecher Ebeling. Fachleute sprächen von einer Pulsrate von 1,1 Megahertz. Ebeling: „Kein anderer Röntgenlaser weltweit kann eine solche Rate erreichen.“

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