Вчені вивчили механізм захисту молекул від руйнівного впливу радіації

Вченим вже відомо досить давно, що деякі молекули володіють вбудованим механізмом, що дозволяє захистити цілісність їх структури від згубного впливу радіації.

Наприклад, коли молекула ДНК уражається ультрафіолетовим світлом, вона може розсіяти надлишки отриманої енергії, “вигнавши” з себе ядро атома водню, протон. Це, в свою чергу, дозволяє тримати в цілісності й схоронності хімічні зв’язки між усіма іншими атомами молекули.

Для того, щоб розкрити всі тонкощі цього процесу, дослідники використовували надкороткі імпульси рентгенівського випромінювання, що виробляються джерелом Linac Coherent Light Source (LCLS) Національної лабораторії лінійних прискорювачів SLAC. Для “поразки” молекул речовини 2-тіопірідона (2-thiopyridone), що мають відносно просту будову, використовувався світло додаткового лазера. А усе, що відбувалося з молекулами перетворення повністю відповідають процесам, що відбуваються в молекулах ДНК під впливом високоенергетичних фотонів світла. Імпульси ж рентгенівського випромінювання, що тривали кілька фемтосекунд, дозволили вченим зафіксувати всі етапи роботи захисного механізму молекули.

Даний випадок є першим в історії науки, коли для відстеження молекулярних змін використовувався так званий метод резонансного нееластичного розсіювання рентгена (resonant inelastic X-ray scattering, RIXS). Цей метод дозволив вченим побачити протони, які з дуже високою швидкістю викидаються з молекули, подібно м’ячу після удару по ньому ногою футболіста.

Ефект резонансу, що виникає при відповідно параметрів рентгенівських імпульсів і енергії фотонів впливає на молекулу світла, служить свого роду підсилювачем сигналу, в якому міститься інформація про процеси, в яких бере участь атом азоту в молекулі, що грає ключову роль в роботі системи захисту молекули від радіації.

Зібрані вченими дані вказали на те, що світло від зовнішнього лазера призводить тільки до розриву водневих зв’язків захисних азотних атомів. Додаткові ж дослідження показали, що надшвидкі імпульси рентгенівського випромінювання не роблять на ці процеси ніякого впливу. Все це послужило доказом працездатності нового дослідницького методу, які в найближчому часі буде використаний вченими для вивчення більш складних молекул і для отримання відомостей про фотохімічних реакціях різного типу.