18일 영국 '뉴사이언티스트' 웹사이트의 보도에 따르면 미국 스탠포드 SLAC 국립가속기연구소의 LCLS-II(Linac Coherent Light Source II) X선 레이저가 10년이 넘는 업그레이드를 최근 완료했다고 한다. 이 시설은 세계에서 가장 밝은 X선 시설이 되었으며, 최초로 기록적인 밝기의 X선을 방출하여 연구자들이 광합성 등 생화학 반응에서 원자와 분자의 거동을 비교할 수 없을 정도로 세밀하게 기록할 수 있게 되었습니다.
LCLS-II는 복잡한 과정을 거쳐 엑스레이를 생성합니다. 먼저, 연구진은 자외선 레이저를 사용하여 구리판에서 전자를 분리한 다음 강력한 마이크로파 펄스로 전자를 가속한 다음 수천 개의 자석으로 이루어진 "미로"를 통과했습니다. 그 과정에서 이러한 전자는 앞뒤로 흔들리면서 예측 가능하고 제어 가능한 방식으로 X선을 방출합니다. 연구자들은 이러한 X선 펄스를 물체에 조사하고 내부 구조를 이미지화할 수 있습니다.
LCLS-II가 생산하는 엑스레이는 의료 분야에서 사용되는 엑스레이보다 1조배 더 밝고, 이전 제품인 LCLS보다 1만배 더 밝다.
SLAC의 Mike Dunn은 전자가 니오븀 라이닝으로 통과하는 3km 길이의 금속 튜브를 개조했기 때문에 X선의 밝기가 부분적으로 증가했다고 설명했습니다. 약 -271°C로 냉각되면 니오븀은 전례 없는 고에너지 전자를 견딜 수 있습니다.
호주 라 트로브 대학교(La Trobe University)의 Nadia Zazepin은 LCLS-II를 통해 연구원들은 생화학적 과정이 원자 수준에서 어떻게 발생하는지 전례 없이 자세히 관찰할 수 있어 포유류의 시각 이미징 과정, 광합성, 약물 결합 및 유전자 조절과 같은 생물학적 과정에 대한 "분자 영화"를 제작할 수 있다고 지적했습니다.
Dunn은 또한 LCLS-II가 매우 짧은 시간에 많은 양의 밝은 X선을 생성할 수 있어 연구자들이 인공 광합성 장치 또는 차세대 반도체, 초전도체 등의 재료와 같은 재료 내부에서 일어나는 일을 확인할 수 있다고 말했습니다. LCLS-II는 양자 물질에서 생물학적 시스템, 촉매 화학에서 원자 물리학에 이르기까지 모든 것을 세부적으로 관찰할 수 있는 강력한 현미경과 같은 매우 다재다능한 연구 도구입니다.