Fire nye strålelinjer går i gang på ESRF, åbning af nye grænser inden for røntgenvidenskab

ESRF -rådet, repræsenterer de 22 partnerlande i ESRF, gav grønt lys til konstruktion og idriftsættelse af fire nye bjælkelinjer fra 2018-2022. Strålelinjerne er designet til at udnytte den forbedrede ydeevne af den første af en ny generation af synkrotron, den ekstremt strålende kilde (EBS), som bygges ved ESRF.

De fire nye beamlines vil understøtte forskning, der tager fat på de store udfordringer, vores samfund står overfor, herunder definition af den næste generation af biomaterialer og nye bæredygtige materialer, udvikle nye lægemidler, opklare de komplekse mekanismer for levende organismer og rekonstruere historiske artefakter og fossiler i 3D, som åbner nye vinduer til menneskehedens oprindelse.

De 4 ESRF-EBS flagskibs strålelinjer:

• En stråle til seriel makromolekylær krystallografi
  Seriel krystallografi dukker op som en unik teknik til at løse strukturer af vigtige klasser af proteiner, der kun er tilgængelige i sub-mikron krystaller, mens hanterer strålingsskader. Denne EBS beamline vil give nye perspektiver for biovidenskab ved at tilbyde en unik facilitet verden over for dens fluxdensitet og stabilitet. Eksempler på forskningsapplikationer:grundlæggende problemer såsom enzymkinetik; lægemiddeleffekter i målproteiner; determinanter, der neutraliserer humane antistoffer mod vira.
• En strålelinje til hård røntgendiffraktionsmikroskopi
  Mørkt felt hårdt røntgenmikroskopi er unikt for at studere de hierarkiske korrelationer af strukturer i materialer fra millimeterområdet ned til titalls nanometer. Denne strålelinje vil give nye perspektiver for en dybere forståelse af materialegenskaber i nanostrukturerede og ikke-homogene materialer ved at tilbyde en unik facilitet verden over for dens hårde røntgenindtrængning, fluxdensitet og stabilitet. Eksempler på forskningsapplikationer:karakterisering i flere skala af moderne konstruerede materialer; biomaterialer som kunstige hofter, implantater; virkninger af miljøagenter; materiel træthed i transport.
• En strålelinje til sammenhængende røntgenstrålingsdynamik- og billeddannelsesapplikationer
  Sammenhængende røntgenstråler er ideelle til at studere de hemmelige sammenhænge mellem materialer og levende stof i 3D-rum og i tid under operandoforhold. Denne strålelinje vil give nye perspektiver til at observere dynamiske processer under virkelige forhold og opdage karakteristiske korrelationer, der bestemmer reversible og reversible processer ned til det enkelte atom ved at udnytte EBS uovertruffen røntgen-kohærent flux. Eksempler på forskningsapplikationer:dynamik og struktur af muskeldeformation; forståelse af det grundlæggende ved hjertesygdomme; biomineraliseringsprocesser i tænder (dentin); billeddannelse i fotoniske enheder (smartphone -paneler).
• En strålelinje til kontrast med stor gennemstrømning i store felter
  Med meget høj energi og røntgenkohærens, tomografi med høj kapacitet er ideel til at studere store objekter (~ 1 meter) med en sub-mikrometer opløsning på en ikke-destruktiv måde. Denne beamline vil give nye perspektiver for forskning inden for paleontologi og arkæologi, men også til industriel undersøgelse af materialer ved at levere den største synkrotronstråle med høj energi og høj kohærens på verdensplan til hierarkisk billeddannelse og tomografi med høj gennemløb. Eksempler på 3D-billeddannende forskningsapplikationer:materialer til rum, luftfart, bilindustrien; mikrofonskala anatomi af komplette organer; hierarkisk billeddannelse af store prøver (f.eks. mumier); 3D-virtuel rekonstruktion af fossiler og unikke artefakter.

En ekstremt strålende kilde til et kvantespring inden for forskning

I maj 2015, ESRF lancerede ESRF-EBS-projektet, en investering på 150 mio. € i løbet af 2015-2022. EBS er en ny og revolutionerende røntgenkilde, baseret på et nyt koncept om opbevaringsring. Dette er den første af en ny generation af synkrotroner, hvis design er blevet vedtaget af stort set alle fremtidige synkrotronlaboratorier verden over. EBS er også et innovativt videnskabeligt projekt, med et ambitiøst instrumenteringsprogram, en intensiveret 'big data' -strategi, og konstruktion af nye state-of-the-art beamlines, designet til at udnytte den forbedrede glans, kohærensstrøm og ydelse af EBS -kilden.

Denne beslutning om at bygge de fire beamlines repræsenterer en afgørende milepæl for ESRF-EBS-projektet. Mens andre fjerde generations opgraderingsprojekter rundt om i verden stadig er i den konceptuelle fase, EBS er ude af blokken og tegner nye perspektiver for røntgenvidenskab med en ambitiøs portefølje af strålelinjer.

"Den nye opbevaringsring, sammen med den mest avancerede portefølje af nye beamlines, vil gøre det muligt for forskere at bringe røntgenvidenskab ind i forskningsdomæner og applikationer, som man ikke kunne have forestillet sig for et par år siden. EBS vil levere nye værktøjer til undersøgelse af materialer og levende stoffer fra den makroskopiske verden ned til nanometerskalaen og endda ned til det enkelte atom. Åbning af nye muligheder for synkrotronvidenskab er kernen i ESRF's mission ", understreger Dr. Francesco Sette, ESRF generaldirektør.

En stærk inddragelse af det internationale røntgenvidenskabelige samfund

Den beslutning, Rådet har truffet, stammer fra en proces, der har stærkt involveret det internationale videnskabelige samfund. I 2015, ESRF lancerede en opfordring til interessetilkendegivelser (Eol) for at identificere de mest effektive og videnskabeligt lovende projekter, som ESRF kan realisere med EBS -kilden. ESRF's videnskabelige rådgivende udvalg udvalgte otte projekter blandt de 48 modtagne EOL.

"Siden konstruktionen og succesfulde idriftsættelse af den første tredje generations synkrotron i perioden 1988-94, ESRF har opfundet en ny model for samarbejde mellem synkrotronforskere og ingeniører:deling af ekspertise og ressourcer mellem partnerlande for at få de bedste tanker, styrke det internationale samarbejde og levere den bedste videnskab. I dag, ESRF fortsætter med at spille denne pionerrolle med EBS-projektet, som demonstreret af nye partnerlande, der får adgang til ESRF og af det enorme engagement fra røntgenforskningssamfundet i at definere det fremtidige EBS-videnskabelige program og strålelinjer ", siger Dr Francesco Sette.