Silizium-Chip
Unter Beschuss: Silizium-Chip im Röntgenlaser
Für Wissenschaftler gibt es nicht immer alles von der Stange zu kaufen. Dieser Chip auf Silizium-Basis auf einem Metallträger ist so ein Werk der Marke “Eigenbau”. Er wurde gebaut, um ihn zu zerstören. Auf dem Chip werden Kristalle eines Proteins aufgetragen, dessen Bauplan, seine 3D-Struktur, entschlüsselt werden soll.
Und wer Proteinen, den Multifunktionstalenten unserer Zellen, ihre Geheimnisse entlocken will, muss ziemlich rabiat vorgehen. Im Röntgenlaser werden hochenergetische Röntgenblitze erzeugt mit den Röntgenbilder (Diffraktionsbilder) von den Proteinkristallen gemacht werden. Beim Beschuss werden die Kristalle dabei augenblicklich zerstört.
Der Strahl des Röntgenlasers wird auf einen winzigen Spot auf dem Chip fokussiert und ein Röntgenblitz wird ausgelöst. Die Röntgenblitze dauern nur winzige Bruchteile von Sekunden und sind so energiereich, dass sie auf dem Chip kleine Einschusslöcher hinterlassen. Ein High-Speed Detektor hinter dem Chip nimmt die Röntgenbilder des Proteinkristalls auf. Dann wird die nächste Position auf dem Chip mit dem Röntgenlaser fokussiert.
Nur 10 Minuten braucht der Röntgenlaser um einen Chip dieser Größe komplett abzuscannen. Dabei entstehen 63.000 solcher Röntgen-Schnappschüsse, mit denen die 3D-Struktur des Proteins aufgeschlüsselt werden kann.
Der Detektor, der die Aufnahmen aufzeichnet, hat von den Wissenschaftlern den Spitznamen “Road Runner” bekommen. Genau wie die US-Comicfigur ist er nämlich wahnsinnig schnell.
Henry Chapman, der diesjährige Träger der Röntgenplakette, hat uns dieses Objekt freundlicherweise zur Verfügung gestellt. Die beiden Chips wurden am LCLS (Linac Coherent Light Source) in Stanford (Kalifornien, USA) mit dem ersten hochenergetischen Röntgenlaser der Welt, im November 2016 eingesetzt. Miriam Barthelmess, ein Mitglied in seiner Arbeitsgruppe, hat den Chip gebaut.