ESRF-synkrotroni Grenoblessa, Ranskassa, jossa tutkimus tehtiin. Ympyrän muotoinen hiukkaskiihdytin on erityisesti suunniteltu erittän voimakkaiden röntgensäteiden tuottamiseen.
ESRF-synkrotroni Grenoblessa, Ranskassa, jossa tutkimus tehtiin. Ympyrän muotoinen hiukkaskiihdytin on erityisesti suunniteltu erittän voimakkaiden röntgensäteiden tuottamiseen.

Helsingin yliopiston fyysikoiden uusi kuvantamismenetelmä voi mullistaa materiaalien molekyylitason tutkimuksen tieteessä, tekniikassa ja teollisuudessa. 

Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen röntgenkuvausmenetelmän, joka tuo uuden ulottuvuuden materiaalien molekyylitason tutkimukseen. 

Keveiden alkuaineiden kuten hiilen ja hapen kemiallisen tilan kolmiulotteista jakaumaa on ollut yleensä mahdotonta tutkia silloin, kun aineet ovat hautautuneina muun materiaalin sisään. Tällaisia kohteita voivat olla esimerkiksi laavakiven sisälle piiloutunut fossiili tai meteoriitin sisällä olevat mineraalit ja muut kemialliset yhdisteet.

Lääketieteessäkin käytettävä röntgentomografia havaitsee 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.

Atomi-ja molekyylisidosten erottamiseen soveltuvat uudet kuvantamismenetelmät olisivatkin erittäin haluttuja fysiikan, kemian, biologian ja geologian tutkimuksessa.

Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen tutkijat ovat nyt yhteistyössä Ranskan Grenoblessa sijaitsevan eurooppalaisen synkrotronilaboratorion (ESRF) tutkijoiden kanssa kehittäneet juuri tähän tarkoitukseen
soveltuvan tutkimusmenetelmän.

Kuvantamiseen käytetään voimakkaita röntgensäteitä, jotka tuotetaan säteilylähteeksi suunnitellulla hiukkaskiihdyttimellä. Tutkijat osoittivat, että hiilen eri sidostyyppejä ja olomuotoja voidaan erottaa toisistaan niiden molekyylisidoksen 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 sitä voitaisiin käyttää esimerkiksi uusien nanomateriaalien tai Maan pinnalle pudonneiden meteoriittien molekyylitason tutkimuksessa.

Tulokset julkaisi Nature Materials verkkojulkaisussaan .