调查空气颗粒物

作者:公羊蒂

劳伦斯·利弗莫尔(Lawrence Livermore)研究人员和国际合作者首次研究复杂的空气中颗粒物质的组成,这种颗粒物质很小,可以输送到人体肺部 - 通常没有痕迹。从毒理学到气候科学(烟草烟雾和油烟雾颗粒通常为1微米大小)的广泛领域中,微米级颗粒物质的结构是重要的。然而,其性质令人惊讶地难以在其天然环境中测量:电子显微镜需要在基底上收集颗粒,可见光散射提供不足的分辨率,并且迄今为止X射线研究仅限于颗粒集合。但是,使用来自斯坦福的Linac相干光源自由电子激光器的强相干X射线脉冲的新研究展示了一种新的原位分形方法,用于在其原生环境中将单个亚微米粒子成像为纳米分辨率。这项研究发表在6月28日出版的“自然”杂志上。直径小于2.5微米的复杂空气传播颗粒物(PM)可以有效地运输到人体肺部,并且是对全球变暖的第二重要贡献。在该PM中,碳质烟灰的结构和组成已被广泛研究:脉冲X射线束被射入雾化颗粒射流中。由于光束很小并且颗粒物质密度很大,所以只有单个颗粒被击中。光束非常强烈,可以测量来自单个粒子的衍射以进行结构分析。使用喷射的离子碎片上的质谱法同时探测单个气溶胶颗粒的组成。 “我们的结果显示了单个烟尘颗粒的内部对称程度以及它们分形维数的惊人大变化,”该论文的三位劳伦斯利弗莫尔作者之一Stefan Hau-Riege说。 “更广泛地说,我们的方法可以扩展到解决无序粒子的一般集合的静态和动态结构。”掌握一般结构具有广泛的意义,从蛋白质中的溶剂可及性,通过氨基的流体动力学相互作用的振动能量转移。酸和通过火焰合成大规模生产纳米级结构。利弗莫尔的其他研究人员包括Matthias Frank,Mark Hunter,George Farquar和W. Henry Benner。其他合作者包括:SLAC国家加速器实验室; DESY自由电子激光科学中心; Max-Planck-Institut fur medizinische Forschung;马克斯普朗克高级研究组,自由电子激光科学中心(CFEL); Max-Planck-Institut fur Kernphysik,Saupfercheckweg; PNSensor GmbH,Otto-Hahn-Ring; Max-Planck-Institut Halbleiterlabor,Otto-Hahn-Ring; Max-Planck-Institut fur extraterrestrische Physik,Giessenbachstrasse; Sincrotrone Trieste,Microscopy Section;高级光源,劳伦斯伯克利国家实验室;乌普萨拉大学细胞与分子生物学系分子生物物理实验室;康奈尔大学营养科学系;光子科学,DESY;国家能源研究科学计算中心(NERSC);汉堡大学;和欧洲XFEL GmbH,Albert-Einstein-Ring。 - 网络上:....