علماء يخلقون نوعًا جديدًا من أشكال البلّورات باستخدام أقوى أشعة إكس في العالم

قام فريق دولي مكوُّن من عشرين عالمًا عن طريق الصدفة بصنع نوع أو شكل جديد من البلورات باستخدام ضوء أكثر توهُّجًا من الشمس بعشرة مليارات مرة.

ونُشِر هذا الاكتشاف -الذي قاده أستاذ (براين ايبي- Brian Abbey) بالتعاون مع أستاذ (هاري كويني- Harry Quiney) من جامعة ملبورن– في مجلة «Science Advances» العلميَّة.

والجدير بالذكر أنَّ هذا الاكتشاف يُعارض ما كان يُعدُّ مقبولًا في علم البلُّوريات لأكثر من مائة عام.

كما وقام الفريق بتعريض عينة بلوريَّة تُسمَّى (بوكيمنستر فلورين أو كرة بوكي- Buckminsterfullerene or Buckyballs) لضوء شديد باستخدام الليزر العامل بأشعة إكس والإلكترونات الحُرَّة الأول في العالم والذي يُعرف بـ «XFEL».

وقد تم تعريض جزيئات العينة التي تمتلك شكلًا كُرويًا للضوء، والذي يُكوُّن نمطًا شبيهًا بالألواح على كرة القدم.

وكان الضوء الصادر عن الليزر العامل بأشعة إكس والإلكترونات الحُرَّة السابق ذكره يُعدُّ أكثر توهُّجًا من الضوء الصادر عن أي معدات أخرى تعمل بأشعة إكس بحوالي مليار مرة– حتى أنَّ السنكروتون الأسترالي لا يقدر على منافسته. ولأنَّ مصادر أشعة إكس الأخرى تقوم بنقل الطاقة بمعدل أبطئ من الـ «XFEL»، فإنَّ جميع عمليات الرصد السابقة وجدت أنَّ أشعة إكس قامت بإذابة أو تدمير البلُّورة بشكل عشوائي.

وافترض العلماء مسبقًا أنَّ الأشعة الصادرة عن الـ «XFELs» أيضًا ستقوم بنفس الشيء. ومع ذلك فإنَّ نتائج التجارب التي أُجريت بواسطة الـ «XFEL» على كرة بوكي لم تأتي كما توقَّع العلماء على الإطلاق.

وعندما ارتفعت شدة الأشعة الصادرة عن الـ «XFEL» لتتخطى النقطة الحرجة قامت الإلكترونات في كرات بوكي تلقائيًا بإعادة ترتيب أماكنها مُسبِّبة تغير شكل الجزيئات كليًا.
فكل جزيء داخل البلُّورة تغير ليصبح على شكل كرة القدم الأمريكيَّة بدلًا من كرة القدم العادية في نفس اللحظة.

ويؤدي هذا التأثير إلى صور مختلفة تمامًا في الكاشف الذي يقوم بعملية الرصد، كما قام أيضًا بتغيير الخصائص البصريَّة والفيزيائيَّة للعينة.

وقال الأستاذ إيبي: «كان الأمر كتحطيم الجوز بمطرقة كبيرة، وبدلًا من تحطيمه إلى مليون قطعة فإنَّنا خلقنا شكلًا جديدًا–اللوز! وقد كُنا مذهولين بشدة، فهذه أول مرَّة في العالم تقوم أشعة إكس بخلق نوع جديد من الأطوار أو المراحل التي تتواجد بها البلُّورات. وعلى الرغم من أنَّها تبقى مستقرةً لجزء صغير جدًا من الثانية، إلَّا أنَّنا لاحظنا أنَّ الخصائص الفيزيائيَّة، والبصريَّة والكيميائيَّة تغيَّرت بشكل كبير من حالتها الأصليَّة. وهذا التغيُّر يعني أنَّه عندما
نستخدم الـ «XFELs».

ويتوجَّب علينا في التجارب الخاصة بعلم البلُّورات تغيير الطريقة التي نُفسِّر بها البيانات.
فهذه النتائج تُعطي علم البلوريات، الذي نشأ منذ مائة عام، اتجاهًا جديدًا مثيرًا.

فحاليًا يُعدُّ علم البلُّوريات الأداة المُستخدمة بواسطة البيولوجيين ومُتخصصي علم المناعة من أجل استكشاف العمليات الداخليَّة الخاصة بالبروتينات والجزيئات.

وقدرتنا على رؤية هذه التشكيلات والأنسجة بطُرق جديدة سيُساعدنا في فهم التفاعلات في جسم الإنسان وربما يفتح طرقًا جديدةً في تطوُّر العقاقير.

إعداد: عمر السيد
تدقيق: هبة فارس
المصدر