Megahertz & single-molecule Serial Femtosecond Crystallography: desarrollo de sistemas de introducción de muestras
Descripción
Este Proyecto propone la investigación y el desarrollo de procedimientos para exponer corrientes microscópicas de líquido y muestras biológicas a la irradiación ultra-intensa de pulsos de rayos X procedentes de un XFEL (X-ray Free Electron Laser), con el objeto de determinar la estructura molecular de dichas muestras: un procedimiento genérico conocido como Serial Femtosecond Crystallography (SFX).
En síntesis, el proyecto que se plantea ambiciona el desarrollo y la optimización del mejor sistema de transporte de muestra para los más recientes XFELs de altas frecuencias, superiores al MHz (actualmente, el European XFEL y el LCLS II de Stanford).
El objetivo fundamental de este proyecto consiste por tanto en habilitar los medios de manipulación microscópica y control preciso de la corriente microscópica de líquido con la muestra antes y después de producirse la interacción con el pulso ultra-corto de energía del XFEL que provoca su explosión y desintegración, con el reto de conseguir que el procedimiento funcione a frecuencias de pulso superiores al MHz, y que implica cuatro barreras tecnológicas fundamentales:
a) Alcanzar velocidades de la corriente superiores a 100 m/s para renovar con la suficiente rapidez la muestra en el punto de impacto.
b) Minimizar la cantidad de líquido necesario en la corriente portadora para maximizar la relación señal-fondo de la imagen de la muestra y conseguir la detección de muestras moleculares individuales (Single-Molecule SFX).
c) Minimizar el daño que las explosiones de impactos previos causan a las muestras presentes en la corriente, aguas arriba, y que van a ser expuestas subsiguientemente.
d) Retirar eficazmente los restos de líquido ionizado producidos por cada explosión de forma que no afecten a las medidas ni a los instrumentos.
La superación de dichas barreras constituye el objetivo global de este proyecto.