Language
Country/Area
No result found
SANS مقابل SAXS: أي تقنية يمكنها الكشف عن أسرار المادة بشكل أفضل؟
تشتت النيوترونات بزاوية صغيرة هي تقنية تجريبية تستخدم تشتت النيوترونات المرن عند زوايا تشتت صغيرة لاستكشاف بنية مواد مختلفة.
تركز تقنية SANS على المقياس المتوسط الذي يتراوح ما بين 1 إلى 100 نانومتر تقريبًا، مما يمكنها من تحليل البنية الداخلية للأنظمة غير المنظمة. يمكن لـ SAXS أيضًا تحقيق ذلك، ولكن هناك اختلافات كبيرة بين الاثنين من حيث الحساسية والتطبيق. وخاصة في دراسة العناصر الخفيفة، يظهر SANS حساسية عالية للعناصر الخفيفة مثل الديوتيريوم، وهو أمر مهم بشكل خاص لدراسة العينات البيولوجية. ويرجع ذلك إلى أن تشتت الهيدروجين يتمتع بسلوك فريد مقارنة بالديوتيريوم، وهذا التغيير في التباين أمر بالغ الأهمية في دراسة العديد من البوليمرات الحيوية.
على عكس تشتت الأشعة السينية، توفر تقنية تشتت النيوترونات معلومات هيكلية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالتفاعلات النووية ويمكنها الكشف بشكل فعال عن البنية الداخلية للجزيئات.
الفرق الرئيسي بين SANS وSAXS هو آليات التشتت الخاصة بهما. تتضمن عملية تشتت النيوترونات تفاعل النيوترونات مع النواة وليس مع سحابة الإلكترونات. وهذا يعني أن سلوك التشتت للنظائر المختلفة يمكن أن يختلف بشكل كبير. على سبيل المثال، يكون طول تشتت الهيدروجين سلبيًا، مما يمنحه فرق طور يبلغ 180 درجة في تشتت النيوترونات، مما يوفر معلومات تباين مهمة في التحليل البنيوي.
يعتمد التحليل البنيوي SANS بشكل خاص على ما يسمى بتقنية التباين التبايني. في هذه التقنية، يتم تبادل العينات البيولوجية عادةً بالديوتيريوم، مما يؤدي إلى ظهور سمات هيكلية فريدة تساهم في التشتت. أظهرت الأبحاث الحالية أنه عند نسبة محددة من H2O إلى D2O (تسمى نقطة المطابقة)، فإن تشتت الجزيئات يساوي تشتت المذيب، مما يسمح بإزالة تشتت العينة، وبالتالي تحليل بنية الجزيئات الحيوية بشكل أفضل .
بالنسبة لبعض العينات، مثل البروتينات، يتم إجراء المطابقة عادة عند تركيز الديوتيريوم بنسبة 40% -45%، مما يسمح للتشتت من البروتين بالتنافس مع التشتت من المذيب.
في علم الأحياء، فإن مزايا SANS تجعلها أداة مثالية لدراسة البروتينات والجزيئات الحيوية الأخرى. وفي الوقت نفسه، يمكن استخدام تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة (SAXS) بشكل أكثر ملاءمة لدراسات مواد معينة محددة. في بعض الحالات، يوفر الاستخدام المشترك لهاتين التقنيتين منظورًا أكثر شمولاً للتحليل البنيوي. على سبيل المثال، قامت دراسة حديثة بالجمع بين بيانات SAXS وSANS والمجهر الإلكتروني لبناء نموذج ذري لإنزيم كبير متعدد الوحدات الفرعية، مما يدل على أهمية الجمع بين تقنيات مختلفة.
على عكس SAXS، يتطلب SANS عمومًا تجميعًا جيدًا لحزمة النيوترون لضمان نسبة إشارة إلى ضوضاء مثالية. ولمعالجة مشكلة انخفاض الإشارة على هذا النطاق الطولي، اختار بعض الباحثين زيادة سطوع المصدر. على سبيل المثال، أدى إدخال تكنولوجيا تشتت النيوترونات بزاوية صغيرة للغاية (USANS) وتشتت النيوترونات بزاوية صغيرة صدى الدوران (SESANS) إلى توسيع نطاق طول الأبحاث إلى أكثر من 10 ميكرون، مما يدل على مرونة وإمكانات تطوير تكنولوجيا تشتت النيوترونات. .
سواء كانت تقنية SANS أو SAXS، فإن التطبيق الواسع لهذه التقنيات في علم المواد والعلوم البيولوجية يوفر لنا أدوات مهمة لفهم عميق للبنية الداخلية للمادة.
حاليًا، يوجد العديد من مرافق النيوترون حول العالم التي تقدم مجموعة متنوعة من أجهزة SANS، والتي أصبحت أكثر دقة وكفاءة مع تقدم التكنولوجيا. وهذا يسمح للعلماء بدراسة المواد على مستوى أعمق وتطوير مجموعة أوسع من التطبيقات.
مع تقدم التقنيات ذات الصلة، ما هي الأسرار العلمية غير المعروفة التي يمكن أن تكشفها لنا هذه الأساليب في المستقبل؟
