Suomalaiset fyysikot kehittivät 3D-röntgenkuvausmenetelmän

Suomalaiset fyysikot kehittivät 3D-röntgenkuvausmenetelmän

Tiede ja teknologia | Julkaistu: Toukokuu 30, 2011, 8:54

Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen tutkijat ovat kehittäneet kolmiulotteisen röntgenkuvausmenetelmän, joka voi mullistaa materiaalien molekyylitason tutkimuksen tieteessä, tekniikassa ja teollisuudessa.

Tulokset raportoidaan arvovaltaisen Nature Materials-lehden verkkosivustolla 29.toukokuuta ja julkaisun heinäkuun numerossa.

Helsingin yliopistosta huomautetaan, että tuntemamme elämänmuodot pohjautuvat keveisiin alkuaineisiin, kuten hiileen ja happeen. Näiden aineiden kemiallisen tilan kolmiulotteista jakaumaa on ollut yleensä mahdotonta tutkia silloin, kun aineet ovat hautautuneina muun materiaalin sisään.
Tällaisia kuvattavia kohteita voivat olla vaikkapa laavakiven sisälle piiloutunut fossiili tai meteoriitin sisällä olevat mineraalit ja muut kemialliset yhdisteet.

Lääketieteessäkin käytettävä röntgentomografia, joka on nopea ja tarkka kuvausmenetelmä, havaitsee vain tiheyseroja mutta ei kerro alkuaineiden, saati niiden kemiallisten sidosten, jakautumaa. Esimerkiksi grafiitti ja
timantti ovat molemmat puhdasta hiiltä, ja niiden pohjimmainen ero on vain hiiliatomien välisessä sidoksessa. Kuitenkin niiden ominaisuudet materiaaleina poikkeavat toisistaan huomattavasti. Tällaisten eri atomi-ja
molekyylisidosten erottaminen toisistaan on tähän asti ollut yllättävän hankalaa, joten tarkoitukseen soveltuvat uudet kuvantamismenetelmät olisivat erittäin haluttuja fysiikan, kemian, biologian ja geologian tutkimuksessa.
Yhteistyötä ranskalaisten kanssa
Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen tiedemiehet ovat yhteistyössä Ranskan Grenoblessa sijaitsevan eurooppalaisen synkrotronilaboratorion (ESRF) tutkijoiden kanssa nyt kehittäneet juuri tähän tarkoitukseen
soveltuvan tutkimusmenetelmän. Kuvantamiseen tutkijat käyttivät erittäin voimakkaita röntgensäteitä, jotka tuotettiin säteilylähteeksi suunnitellulla hiukkaskiihdyttimellä. He pystyivät todistamaan, että hiilen
eri sidostyyppejä ja olomuotoja voidaan erottaa toisistaan niiden molekyylisidokseen perusteella myös silloin, kun materiaalit ovat hautautuneet syvälle läpinäkymättömän aineksen sisään.

Menetelmä edellyttää suurehkoja säteilyannoksia, ja siksi sen soveltaminen eläviin kudoksiin vaatii vielä kehittelyä, mutta jo nyt esimerkiksi uusien nanomateriaalien tai Maan pinnalle pudonneiden meteoriittien molekyylitason tutkimus voi saada uutta potkua.

- Kalevi Nikulainen