ТПУ вместе с немцами разработает лазер, сканирующий организм на уровне молекул
Томский политехнический университет заключил договор о научном сотрудничестве с Национальной Лабораторией DESY (Германия) — одним из крупнейших европейских физических центров. В числе важнейших проектов DESY — создание рентгеновского лазера European XFEL. Разработка позволит изучать малейшие изменения, происходящие в организме на молекулярном уровне. Задачей ТПУ станет разработка аппаратуры для диагностической станции непрерывного контроля параметров усиленного пучка European XFEL, что позволит сделать работу рентгеновского лазера максимально точной. Об этом сообщает пресс-служба вуза.
По словам руководителя научной группы ТПУ, ведущего научного сотрудника кафедры прикладной физики Александра Потылицына, рентгеновское и лазерное излучение сейчас применяется в современной медицине, но отдельно друг от друга. Рентген позволяет просканировать организм пациента, однако поверхностно. Увидеть биологический объект изнутри, например, сосуды вблизи сердца, с его помощью нельзя. Проблема медицинских источников рентгеновского излучения связана с процессами его рассеяния в объектах, что существенно снижает возможности диагностики. Лазер — это целенаправленный поток энергии, который не рассеивается. Однако лазеры не могут преодолеть толщину объекта более 30 сантиметров, такое излучение обладает высокой температурой, есть опасность при его использовании повредить сам объект, например, ткани человеческого организма.
«Идея рентгеновского лазера European XFEL в том, чтобы объединить преимущества рентгеновского и лазерного излучений. Интенсивность и направленность рентгеновского излучения станет целенаправленной, как у лазера. Таким образом, поток не будут рассеиваться, и возможности рентгеновской диагностики возрастут в разы, — объяснил ученый. — С помощью рентгеновского лазера можно будет провести, например, сканирование на молекулярном уровне и узнать, как лекарственные препараты воздействуют на клетки нашего организма — какие их компоненты оказывают полезный, а какие, наоборот, вредный эффект».
Окажется полезной такая технология и в материаловедении. К примеру, при изучении свойств наноматериалов. Предполагается, что рентгеновский лазер European XFEL станет мощнейшим из существующих установок синхротронного излучения. С его помощью можно будет получить пучок монохроматического рентгеновского излучения интенсивностью, превышающей на десять порядков интенсивность синхротронного излучения на самом мощном на сегодняшний день источнике такого излучения — накопителе Spring–8 (Япония).
В ходе совместных экспериментов в 2011-2015 годах выяснилось, что предложенный ТПУ метод диагностики параметров рентгеновских пучков может быть использован для диагностики пучков XFEL. В 2017 году с участием политехников планируется создание диагностической станции для непрерывного контроля параметров ускоренного электронного пучка.
Добавим, стоимость проекта рентгеновского лазера European XFEL превышает миллиард евро и обеспечивается консорциумом целого ряда стран, в который входит и Россия. Российский вклад в создание XFEL составляет 250 миллионов евро.
По данным пресс-службы ТПУ, лаборатория DESY является одним из крупнейших европейских физических центров, где работает около двух тысяч сотрудников. Ученые DESY разрабатывают и создают ускорители заряженных частиц для исследований по физике элементарных частиц, а также для получения интенсивных пучков электромагнитного излучения для прикладных исследований в материаловедении, в биологии, в медицине и других областях науки.
