Röntgen-Beugungsbilder von Teilchen und Biomolekülen

Die Blitzfotographie erlaubt das Abbilden von sehr schnellen Ereignissen. Zu den berühmtesten Bildern gehören z.B. Aufnahmen von Flugzeugen, die die Schallmauer durchbrechen. Blitzbelichtung ermöglicht nun auch extreme Anwendungen, denn die Theorie sagt vorher, dass es möglich sei, durch den Beschuss eines grossen Makromoleküls, eines Virus oder einer Zelle mit ultrakurzen und extrem hellen, kohärenten Röntgenlaserblitzen ein einziges Brechungsmuster zu erzeugen bevor das beschossene Objekt explodiert und sich in Plasma verwandelt. Erst seit kurzer Zeit existieren Röntgenlaser, die in der Lage sind, solche extrem hellen und sehr kurzen Lichblitze für diese Art von Experiment zu erzeugen. Heutzutage produzieren Freie-Elektronen-Laser die brilliantesten Röntenstrahlen und übertreffen dabei sogar die Spitzenleuchtstärke konventioneller Synchrotronstrahlungsquellen um das Zehnmillionenfache. Zum Vergleich: Fokussiert man den Röntgenstrahl eines Freie-Elektronen-Laser auf einen mikrometer grossen Punkt, dann wird während der Dauer eines einzigen Röntgenlaserblitzes die selbe Energiedichte erzeugt, die erreicht wird, wenn man das gesamte Sonnenlicht, das auf die Erde trifft, auf einen einzigen Quadratmilimeter konzentrieren würde.

Die Wechselwirkung zwischen intensiven Röntgenlaserblitzen und Materie folgt völlig anderen Regeln als die von normaler Strahlung im sichtbaren Bereich. Aus diesem Grund ist es eines der erklärten Ziele unseres wissenschaftlichen Programmes, diese Abweichungen zu erforschen und Licht auf die Wechselwirkung von Photonen und Materie in starken Röntgenlaserfeldern zu werfen. Die Abbildung biologischer Objekte zur Strukturbestimmung ist ein weiteres unserer Ziele und erfordert ständige Weiterentwicklung in Wissenschaft und Technik um zu höherer und höherer Auflösung zu gelangen. Einzelne Viren, Organismen, Zellen, Nanokristalle, künstlich hergestellte Nanocluster oder auch isolierte Makromoleküle sind nur einige der zukünftig möglichen Objekte.