Основные свойства синхротронного излучения.
Синхротронное излучение (СИ) испускается заряженными частицами (электронами, протонами, позитронами), движущимися с релятивистскими скоростями по искривленным траекториям. Генерация СИ обусловлена наличием у частицы центростремительного ускорения. Предсказанное в конце прошлого века и открытое почти 50 лет назад (1945г.) СИ рассматривалось вначале как “помеха” в работе циклических ускорителей - синхротронов. Только в последние 10¼15 лет СИ привлекло внимание исследователей исключительным богатством своих специфических свойств и возможностью их применения.
Структура накопителя электронов.
ПМ - поворотные магниты; В - магнитное поле; Р - вектор поляризации фотонов, излучаемых в плоскости орбиты электронов; Щ - щель канала вывода, ограничивающая ширину пучка СИ по горизонтали.
СИ обладает следующими уникальными свойствами:
СИ - излучение с исключительно высокой коллимацией пучка. Пучок СИ испускается электроном по касательной к траектории и имеет угловую расходимость y»g -1 , где g - релятивистский фактор (отношение энергии электронов Е в накопителе к энергии покоя электрона Е 0 =0.511МэВ); для типичных значений Е»1ГэВ имеем g»10 3 и y»1мра¶.
СИ обладает широким, непрерывным, легко перестраиваемым спектром, перекрывающим практически весь рентгеновский диапазон и область ультрафиолетового излучения (0.1¼100нм). Для описания спектральных свойств СИ вводится понятие критической длины волны l с. Это длина волны, которая делит энергетический спектр СИ на две равные части (суммарная энергия излучаемых фотонов с длинами волн меньше l с равна суммарной энергии фотонов с длинами волн больше l с).
СИ обладает очень высокой интенсивностью. Интенсивность СИ в наиболее важном для исследований и технологии рентгеновском диапазоне более чем на пять порядков превышает интенсивность рентгеновских трубок.
СИ обладает естественной поляризацией: строго линейной на оси пучка (вектор электрического поля лежит в плоскости орбиты электронов) и строго циркулярной на его периферии. Поляризация СИ играет важную роль во многих прецизионных методах исследования материалов и структур микроэлектроники.
Перечисленные выше уникальные свойства синхротронного излучения позволяют поднять на новый качественный уровень субмикронную микротехнологию и аналитические методы диагностики субмикронных функциональных структур.
Контраст в системах экспонирования с применением синхротронного излучения.
Рентгенолитография с применением синхротронного излучения - это многофакторный технологический процесс, в котором важную роль играют параметры многих компонентов литографической системы: источника излучения, канала вывода, рентгеношаблона, рентгенорезиста.
Главный фактор, определяющий потенциальные возможности того или иного литографического метода в микротехнологии СБИС - разрешение или минимальный размер надежно воспроизводимого в резисте элемента рентгеношаблона. В рентгенолитографии разрешение определяется, с одной стороны, волновой природой рентгеновского излучения (дифракционные искажения), с другой стороны, нелокальным характером формирования реального скрытого изображения (генерация фото- и оже- электронов рентгеновскими фотонами и вторичное экспонирование резиста этими электронами). Кроме того, реальное технологическое разрешение очень сильно зависит от процесса проявления полученного скрытого изображения.
Для оценки эффективности работы рентгенолитографической системы экспонирования в той или иной области спектра нужно учитывать не только спектральную эффективность рентгенорезиста, но и рентгеновскую прозрачность, то есть оптические характеристики литографического канала вывода СИ. Поэтому в системах экспонирования с применением рентгеновского излучения (например, в рентгенолитографических системах экспонирования) одним из важных параметров является контраст получаемого рентгеновского изображения (например контраст скрытого изображения в рентгенорезисте).
Схема рентгенографической системы экспонирования в пучках СИ.
1-вакуумное окно; 2-мембрана рентгеношаблона; 3-маска; 4-резист; 5-рабочая пластина.
Испускаемое релятивистскими заряж. частицами в однородном магн. поле. Излучение частиц, движущихся в переменных электрич. и магн. полях, наз. ондуляторным излучением . С. и. обусловлено ускорением частиц, появляющемся при искривлении их траекторий в магн. поле. Аналогичное излучение нерелятивистских частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям, наз. излучением; оно происходит на осн. гиромагн. частоте и её первых гармониках. С увеличением скорости частицы роль высоких гармоник возрастает; при приближении к релятивистскому пределу излучение в области наиб. интенсивных высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости частицы в узком конусе с углом раствора , где т - масса покоя,- энергия частицы.
Полная мощность излучения частицы с энергией
равна
где е
- частицы,
- составляющая магн. поля, перпендикулярная её скорости. Т.к. излучаемая
мощность сильно зависит от массы частицы, С. и. наиб. существенно для лёгких
частиц - электронов и позитронов. Спектральное (по частоте ч
)распределение
излучаемой мощности определяется выражением
где , а - цилиндрич. ф-ция второго рода мнимого аргумента. Характерная частота, на к-рую приходится максимум в спектре излучения частицы:
Излучение отд. частицы в общем случае эллиптически поляризовано, причём большая ось эллипса поляризации расположена перпендикулярно видимой проекции магн. поля. Степень эллиптичности и направление вращения вектора напряжённости электрич. поля зависят от направления наблюдения по отношению к конусу, описываемому вектором скорости частицы вокруг направления магн. поля. Для направлений наблюдения, лежащих на этом конусе, излучения линейная.
Впервые С. и. предсказано А. Шоттом (A. Schott, 1912) и наблюдалось в циклич. ускорителях электронов (в синхротроне, поэтому и получило назв. С. и.). Потери энергии на С. и., а также связанные с С. и. квантовые эффекты в движении частиц необходимо учитывать при конструировании циклич. ускорителей электронов высокой энергии. С. и. циклич. ускорителей электронов используется для получения интенсивных пучков поляризов. эл--магн. излучения в УФ-области спектра и в области «мягкого» рентг. излучения; пучки рентг. С. и. применяются в рентгеновском структурном анализе , рентг. спектроскопии и др.
Большей интерес представляет С. и. космич. объектов, в частности нетепловой радиофон Галактики, нетепловое радио- и оптич. излучение дискретных источников (сверхновых звёзд, пульсаров, квазаров, радиогалактик). Синхротронная природа этих излучений подтверждается особенностями их спектра и поляризации. Релятивистские электроны, входящие в состав космич. лучей, в космич. магн. полях дают синхротронную составляющую космич. излучения в радио-, оптическом и рентг. диапазонах. Измерения спектральной интенсивности и поляризации космич. С. и. позволяют получить информацию о концентрации и энергетич. спектре релятивисгских электронов, величине и направлении магн. полей в удалённых частях Вселенной.
Заряженная частица, движущаяся во внешнем магнитном поле, испытывает под действием силы Лоренца ускорение
и излучает. В 1907 г. немецкий физик Шотт первым указал на возможность такого излучения. Но только в 1944 г. советские физики Иваненко и Померанчук создали теорию излучения электрона в магнитном поле. Экспериментально оно было обнаружено американцем Блюитом (1946 г.), зарегистрировавшим свертывание круговой орбиты электронов, и его учеником Хабером (1947 г.), который первым визуально наблюдал свет от электронов, ускоряемых в синхротроне. Отсюда и название - синхротронное излучение (СИ). С развитием техники встречных пучков (см. § 13) активным «участником» физических экспериментов стал позитрон (-второй источник синхротронного излучения.
Рассмотрим основные свойства излучения ультрарелятивистской частицы, движущейся по круговой орбите в однородном (для простоты) магнитном поле Ускорение (134.1) направлено по радиусу и равно
где - единичный вектор, - радиус орбиты, - частота обращения, - заряд и импульс частицы. Для описания излучения воспользуемся результатами § 133.
Угловое распределение излучения обладает острой направленностью: Максимум излучения лежит на направлении скорости и равен
Полная интенсивность излучения
и за оборот частица теряет энергию
Исключив отсюда получим
Формула (134.6) может быть получена из простых оценок с помощью (134.3). Действительно, учитывая, что вблизи максимума
излучения найдем
Потери на СИ ограничивают возможности создания циклических (кольцевых) ускорителей электронов на высокие энергии. Например, в электрон-позитронном накопителе ВЭПП-4 частицы при энергии 5 ГэВ теряют за оборот (радиус кривизны орбиты МэВ. Это означает, что при токе в пучках 20 мА на поддержание энергии частиц потребляется мощность от ускоряющих резонаторов в 31 кВт. В самом большом электрон-позитронном накопителе который сооружается в Международном центре ядерных исследований (ЦЕРН, Швейцария), энергия частиц будет достигать 50 ГэВ. Периметр этого накопителя 30 км. Потери энергии частицей за оборот составят около 150 МэВ. Именно СИ заставляет сооружать такие гигантские кольца, компенсируя за счет размеров в знаменателе) быстрый рост потерь с энергией. Однако компенсировать таким способом четвертую степень зависимости от энергии - дело довольно безнадежное, и, по-видимому, является техническим пределом для таких сооружений. Другая возможность - линейные ускорители электропов и позитронов, в которых потери на излучение практически отсутствуют.
Для выяснения характера поляризации СИ воспользуемся формулой (121.4), откуда при
Вводя сферическую систему координат с полярной осью по V, полярным углом и азимутальным который отсчитывается от направления получим приближенное выражение
где - ларморовский радиус частицы, и использовано соотношение Максимум поля и излучения лежит на направлении скорости а характерная ширина излучения
Пример зависимости поля синхротронного излучения от времени наблюдения приведен на рис. XI.2 (см. § 78). Поскольку то необходимо найти зависимость (см. задачу 1).
Задача 1. Найти соотношение между временем излучения и временем если точка наблюдения находится в плоскости орбиты.
Используя соотношения (133.14) и запишем
Отметим, что интеграл
где определяется (134.7), поскольку постоянное поле не может убывать как . Это легко проверить для поля излучения в плоскости орбиты :
Обсудим теперь спектральные характеристики СИ. Поскольку излучение лежит в пределах угла то время, в течение которого частица излучает в заданном направлении, Тогда длительность импульса излучения в точке наблюдения равна
За время излучения частица проходит по орбите отрезок
который является длиной формирования СИ. Поэтому все предыдущие соотношения справедливы при условии
В ультрарелятивистском случае это условие всегда хорошо выполняется.
Спектр одиночного импульса синхротронного излучения - непрерывный, как у любого импульсного поля. Дискретный спектр при стационарном вращении частицы «размазывается» из-за квантовых флуктуаций энергии и зависимости частоты обращения от энергии частицы. Поэтому реально можно наблюдать только низкие гармоники частоты обращения.
Ширину спектра СИ можно оценить из длительности импульса (134.10):
где - характерная частота СИ. Расчет показывает, что спектр мощности СИ описывается следующими асимптотическими выражениями:
Электроны и позитроны в современных синхротронах и накопительных кольцах имеют такие параметры траекторий и энергий, что заметная доля мощности их СИ лежит в области видимого света. В приведенных выше примерах ВЭПП-4 и LEP максимум спектра СИ приходится примерно на одну и ту же длину волны Это жесткое рентгеновское излучение. Однако благодаря медленному спаду спектра в область больших длин волн свет даже от одиночного электрона хорошо виден. Поэтому широко используется для наблюдения за движением частиц в ускорителях. Любопытно, что сейчас уже и протонные ускорители добрались до таких параметров, при которых становится заметным СИ от протонов. Так, в Тэватроне (лаборатория им. Ферми, США) радиус орбиты 1 км, и при энергии максимум их СИ лежит на длине волны см, а потери за оборот составят 6 эВ.
В накопителе частицы движутся вдоль равновесной орбиты, которая в простейшем случае имеет вид окружности. Под действием различного рода возмущений частицы могут отклоняться от равновесной орбиты. Это происходит, например, в результате рассеяния на атомах остаточного газа, хотя его плотность в современных накопителях очень низкая (рабочее давление порядка 10-1° торр, плотность время жизни частицы составляет несколько часов, и часто оно определяется именно рассеянием на большие углы, в результате чего частица попадает на стенки вакуумной камеры. Отклонившаяся частица испытывает действие фокусирующей системы накопителя и начинает колебаться вокруг равновесной орбиты. Частота этих поперечных или «бетатронных» колебаний зависит от «жесткости» фокусирующей системы. И здесь для электронов и позитронов вступает в действие синхротронное излучение, которое гасит колебания частиц, заставляя их двигаться строго по равновесной орбите. Происходит так называемое радиационное затухание колебаний. При этом средние потери энергии (изменение компоненты импульса, касательной к орбите) компенсирует ускоряющая система накопителя. Одновременное действие сил, возбуждающих и демпфирующих поперечные колебания, приводит к тому, что в пучке частиц устанавливается некий средний, постоянный во времени размер (рис. XXII.3).
Задача 2. Найти время радиационного затухания бетатронных колебаний электрона в накопителе. Частота обращения электрона частота колебаний
Воспользовавшись выражением (132.13) для силы торможения, запишем уравнение поперечных (бетатронных) колебаний электрона в виде
Отсюда в приближении малого трения время затухания колебаний
(кликните для просмотра скана)
Рис. ХХII.3. Синхротронное излучение сгустка электронов (позитронов) в накопителе ВЭПП-2 ИЯФ СО АН СССР.
Энергия частиц 200 МэВ, радиус орбиты 1,5 м: а - равновесное состояние пучка, в - в пучке возбуждены поперечные колебания по одной (б) и двум (в) степеням свободы и нелинейные с большой амплитудой (для возбуждения колебаний по пучку «ударяют» поперечным импульсным электрическим полем, длительность импульса меньше периода обращения электронов); - скачкообразное изменение интенсивности излучения при малой интенсивности сгустка - каждый скачок соответствует потере одного электрона, рассеянного на атомах остаточного газа (метод калибровки по СИ).
На рис. XXII.3 представлены фотографии «светящихся» электронов и позитронов, совершающих поперечные колебания в накопителе со встречными электрон-позитронными пучками ВЭПП-2 (ИЯФ СО АН СССР, 1967 г.).
До сих пор мы обсуждали излучение одной частицы. Рассмотрим, как изменится характер излучения, если на орбите находится частиц. Пусть очень велико и частицы распределены строго равномерно по круговой орбите. Тогда система излучает как
(см. § 126), т. е. такой симметричный кольцевой пучок частиц практически не излучает. Однако в реальном пучке имеют место флуктуации плотности где число частиц в некотором объеме пучка. Очевидно, поля этих флуктуаций (случайных отклонений от среднего) будут складываться в случайных фазах, так что полная интенсивность излучения пропорциональна числу частиц. Это типичный случай некогерентного излучения, когда складываются не поля, а интенсивности. Если же частицы собраны в сгусток очень малых размеров, возможно усиление излучения - сгусток излучает когерентно, растет с числом частиц как
Область применения: 1) мощный эталонный источник вшироком диапазоне спектра (ВУФ, Рентгеновский); 2) лазеры в микронном и выше диапазоне; 3) применение в физике, химии, биологии и т. д.
Большой интерес представляет синхротронное излучение космических объектов, в частности, нетепловой радиофон Галактики, нетепловое радио- и оптическое излучение дискретных источников (сверхновых звезд, пульсаров, квазаров, радиогалактик). Синхротронная природа этих излучений подтверждается особенностями их спектра и поляризации. Согласно современным представлениям, релятивистские электроны, входящие в состав космических лучей, дают синхротронное излучение в космических магнитных полях в радио-оптическом, а возможно, и в рентгеновском диапазонах. Измерение спектральной интенсивности и поляризации космического синхротронного излучения позволяют получить информацию о концентрации и энергетическом спектре релятивистских электронов, величине и направлении магнитных полей в удаленных частях Вселенной.
Синхротронное излучение (СИ) в последнее время стало важнейшим инструментом исследования свойств вещества. Во всем мире создаются центры по использованию синхротронного излучения, строятся дорогостоящие источники. В 1999 году в Москве, в Российском научном центре «Курчатовский институт» начал функционировать источник синхротронного излучения? накопитель электронов на 2,5 ГэВ (и это дополнительно к шести уже действующим в России источникам - синхротронам и накопителям в Москве, Новосибирске и Томске). Синхротронное излучение используется сегодня практически во всех областях современной науки, где изучается взаимодействие электромагнитного излучения с веществом.
Применения синхротронного излучения. Основными областями спектра, в которых наиболее эффективно применяется СИ, являются вакуумная ультрафиолетовая, мягкая рентгеновская и рентгеновская области. Именно в этих областях СИ имеет наибольшее преимущество перед другими источниками. Исследование в области ВУФ и мягкого рентгена дают очень важную информацию для понимания электронной структуры твердого тела. Существенный прогресс в этой области стал возможен благодаря, с одной стороны, применению СИ, с другой? теоретическим расчетам зонной структуры. Теоретический расчет дает дисперсию энергии от волнового вектора и приведенную плотность состояний в зависимости от энергии.
Использование СИ для исследования спектров твердых тел позволило расширить спектральную область измерений и систематически исследовать переходы из внутренних состояний остова, являющихся плоскими в пространстве квазиимпульса. Исследование таких переходов позволяет получить дополнительную информацию о структуре зоны проводимости.
С поглощением в рентгеновской области связан успешно развиваемый метод измерения протяженной тонкой структуры рентгеновского поглощения ЕХАFS. Метод ЕХАFS основан на измерении с высоким разрешением тонкой структуры в коэффициенте поглощения при энергиях на сотни электрон-вольт выше К-края поглощения исследуемого атома. Модуляция поглощения вызвана интерференцией электронной волны, излученной возбужденным атомом, и волн, отраженных соседними атомами. Метод позволяет определить взаимное расположение атомов в твердом теле с точностью до 10–10 см. Этот метод применяется и для исследования поверхности.
Разработана модификация метода, в которой для получения информации о структуре ЕХАFS используются спектры возбуждения люминесценции. Этот вариант метода, развитый итальянским физиком А. Бьянкони, позволяет исследовать структуру кристаллов и биологических объектов, обладающих люминесценцией. Необходимость применения СИ для исследования люминесценции вызвана тем, что в качестве оснований люминофоров применяются, как правило, широкозонные кристаллы. Характерный для этих кристаллов электронный спектр лежит в вакуумной ультрафиолетовой области (5–50 эВ). Именно в этой области? области фундаментального поглощения? проявляются межзонные переходы валентных электронов, экситоны и плазмоны. Для понимания механизма возбуждения люминофоров особенно важны и более высоко энергетические возбуждения люминесценции кристаллофосфоров при энергиях, во много раз превышающих ширину запрещенной зоны. В этом случае возбуждаются уже переходы электронов из внутренних оболочек образующих кристалл атомов. Понимание процессов возникновения и миграции этих высокоэнергетических возбуждений к центру свечения является фундаментальной задачей люминесценции кристаллофосфоров. При этом важную роль играют механизмы размножения элементарных возбуждений. При поглощении фотонов с энергией, большей двух или более ширин запрещенной зоны, в результате распада созданных непосредственно в момент поглощения высокоэнергетических электронных возбуждений каждый фотон генерирует в кристалле более одного электронного возбуждения меньшей энергии. Положение границы начала процесса размножения электронно-дырочных пар связано с отношением эффективных масс электрона и дырки и меняется для разных кристаллов от 2Еg до 4Еg.
Высокая яркость источников СИ позволяет проводить спектроскопические исследования с экстремально высоким спектральным разрешением при более коротких экспозициях. Использование поляризационных свойств СИ позволяет исследовать пространственную анизотропию объектов. Исследование поглощения и флюоресценции газов и паров несет информацию о строении внутренних оболочек атомов. Исследование молекулярных спектров с помощью СИ позволяет получить информацию о процессах фотоионизации и фотодиссоциации в молекулярных системах. При этом удается зарегистрировать спектры поглощения молекул с предельным разрешением.
Наряду с многочисленными применениями СИ в научных исследованиях есть ряд работ, имеющих важное прикладное значение, в частности, применение СИ в микролитографии. В последнее время американская фирма IВМ провела ряд исследований, показавших большие преимущества применения СИ в микролитографии для получения элементов микросхем. Стоимость специализированных источников СИ (накопителей электронов) довольно высокая: накопитель на 700 МэВ стоит порядка 20 млн долларов, однако качественное улучшение параметров микросхем и резкое повышение производительности в значительной мере окупают затраты на такой источник. Разрабатываются и другие применения СИ, имеющие прикладное значение. Мощность СИ можно использовать для фотосинтеза углеводородов, окисей азота и др. СИ можно использовать для исследования радиационного воздействия на материалы и приборы вне атмосферы, что очень важно для космического материаловедения. Рентгеновское монохроматизированное СИ может найти применение в рентгенодиагностике, что позволит на порядки снизить радиационную нагрузку на человека при рентгеновском обследовании. Возможно применение СИ в радиационной технологии и радиационно-химических процессах. В последнее время наблюдается бурное развитие работ по применению СИ и в науке, и в технике.
Конец формы
|
Медицина Из наиболее многообещающих применений СИ в современной медицине следкет назвать прежде всего ангиографию - оперативную рентгеноскопию состояния кровеносных сосудов пациента. Рентгенодиагностика с применением синхротронного излучения и новых эффективных детекторов, например, запоминающих экранов, позволяет существенно снизить радиационные нагрузки на пациента. Другое, не менее важное применение - анализ элементного состава медицинских препаратов, т.е. неразрушающий контроль и сертификация медикаментов а уровне чувствительности к малым (вредным в том числе) примесям, недоступным для других методов. На снимке - коронарная артерия человека с бляшкой и тромбами. |
|
|
Микромеханика Яркий (интенсивный) пучок СИ можно использовать в качестве "микрорезца" для размерной обработки материалов и изготовления различных деталей, механизмов и увтройств микроскопических размеров. Это так называемый LIGA - процесс, активно развиваемый сегодня. Типичный размер изделий, изготавливаемых по этой технологии, порядка нескольких микрометров, что и определяет первую из возможных областей применения: медицина, механические устройства, поддерживающие жизнедеятельность организма (насосы в кровеносной системе, например!). Подобная техника, находящаяся сегодня на стадиии лабораторных разработок, получит интенсивное развитие в ближайшее десятилетие. |
|
|
Микроэлектроника Технология рентгеновской литографии на основе СИ - нанесение на поверхность кристалов проводящих покрытий заданной конфигураци - позволяет на один-два порядка уменьшить размеры нынешних элементов электронных схем. Это дает возможность резко увеличить быстродействие вычислительной техники. В недалеком будущем будут исчерпаны воозможности современных субмикронных технологий и произойдет переход на нанометровый уровень ("нанотехнологии"). Сегодня подобные разработки ведутся на источниках СИ передовыми электронными фирмами мира (IBM и другие). |
|
|
Материаловедение Методы рентгеноструктурного и элементного анализа на основе СИ находят сегодня широкое применение в разработке новых материалов. Уровень чувствительности и быстродействия анализа на основе СИ позволяет вывести разработку новых материалов но уровень, недостижимый для традиционых методов. СИ также используется при разработке новых эфективных люминесцентных детекторов, в частности, сцинтиляторов. Для получения полимерных материалов с заданными свойствами необходимо эффективно влиять на процессы их формирования. Процессы эти идут очень быстро, и, чтобы управлять ими, нужно непрерывно получать подорбную информацию. СИ позволяет исследовать кинетику структурных превращений при полтмеризации, информацию о структуре можно получить за доли секунды. |
|
|
Экология Высокочувствительные методы элементного (рентгенофлуоресцентного) анализа на основе СИ, развитые сегодня, позволяют выйти на качественно новый уровень контроля состояния окружающей среды. При этом решается проблема точного измерения концентрациималых примесей элементов "всей таблицы Менделеева". С помощью СИ удается регистрировать концентрацию элементов на уровне 10-8 атомов примеси на атом. Эти методы позволяют осуществить, в частности, анализ состава аэрозолей, осадков и примесей воды для экологического мониторинга. Яркий, коллимированный и стабильный пучок синхротронного изхлучения, который при необходимости можно настроить на любую длину волны, позволил создать рентгеновскую микротомографию. С его помощью можно получать микроскопические изображения поперечных срезов небольших образцов. Достигаемое при этом разрешение составляет чуть больше 1 мкм (миллионная доля метра) - это в 1000 раз лучше, чем для обычных томографов. На снимке: изображение оболочки бактерии с отложениями железа, ширина поля изображения около 5 мкм. |
|
|
|
Биология Современные яркие источники СИ дают возможость резко продвинуться на нескольких направлениях в биологии. Одним из первых таких направлений стал рентгеноструктурный анализ белков, а пионерские работы были выполнены группой исследователей из ИАЭ (РНЦ "Курчатовский институт") и ИТЭБ РАН (Пущино) на накопителе ВЭПП-3 в ИЯФ СО РАН еще в 70-х годах. Сегодня эти методы в значительной мере определяют развитие генетики, генной инженерии, биотехнологий. Кроме применений СИ в этой области, синхротронное излучение предполагается исползовать для широкого круга исследований: изучение таких объектов, как мышечные волокна, включая динамику структурных перестроек живых объектов ("рентгеновское кино") кристаллография белка и исследованиея структуры органических молекул; динамика белков, структура активных центров белков и различных биокатализаторов, микрохирургия и фототерапия. На снимке: молекулярная структура нуклеосомы |
В России есть база для проведения подобных исследований и разработок?
Раньше моим институтским коллегам приходилось проводить эксперименты на западных ускорителях, а сейчас мы активно начинаем исследования на недавно введенном в эксплуатацию и первом на постсоветском пространстве специализированном источнике синхротронного излучения в Курчатовском научном центре. Почти все исследовательское оборудование было изготовлено в КБ нашего института. Это техника высокого уровня, полностью совместимая с западными стандартами. Теперь мы надеемся оживить и второй центр в Зеленограде, строительство которого было заморожено в конце восьмидесятых.
Нанотехнологии - это та междисциплинарная область, где у России есть серьезные конкурентные возможности. Только американцы и мы имеем столь разветвленную науку, основанную на широкой междисциплинарной базе, это заметно даже на фоне Европы. И в этом смысле выборка, база междисциплинарная, у нас уникальная. Мы сейчас можем найти любого специалиста, к примеру, по молекулярной биологии или химическому синтезу. Это относится к области синтеза новых типов молекул и их комплексов, а также к их структурной диагностике и практическому использованию. У нас есть оригинальные разработки по молекулярной эпитаксии и биоорганическим слоям. Есть и институты, и люди, имена которых у всех на слуху. Короче говоря, для того чтобы с выгодой поучаствовать в "новом синтезе", у нас есть все предпосылки.