Un tabletop per la produzione dei raggi X

Produrre i raggi X con un dispositivo semplice, economico e portatile, da appoggiare su un normale tavolo da laboratorio: un tabletop. Lo strumento, presentato su Nature Physics, potrebbe essere utilizzato per determinare la struttura delle molecole e controllare l’integrità di oggetti come le ali degli aeroplani. Il dispositivo è stato messo a punto dai ricercatori dell’Imperial College di Londra (Regno Unito) guidati da Zulfikar Najmudin, grazie alla collaborazione dei colleghi dell’Università del Michigan (USA) e dell’Instituto Superior Téchnico di Lisbona (Portogallo).

I raggi X sono uno strumento indispensabile nello studio della materia, dall’imaging della diagnostica clinica alla determinazione della struttura di macromolecole come il Dna. Tuttavia, la produzione di questa radiazione elettromagnetica a elevata energia e alta qualità è affidata a gigantesche e costose strutture: i sincrotroni. Si tratta di grandi “piste” lunghe centinaia di metri in cui gli elettroni, accelerati sotto l’influsso di forti campi elettrici e magnetici alla velocità della luce, emettono i raggi X.

Il team di ricercatori portoghesi, inglesi e americani è invece riuscito a “condensare” la produzione di raggi X in un’area di qualche millimetro appena, all’interno di una macchina da laboratorio di un metro per un metro. Per farlo gli studiosi hanno utilizzato un laser a elevata potenza e il gas elio. In una prima fase, il laser colpisce il gas, ionizzandone le molecole e creando una sorta di “bolle”, con gli ioni di elio carichi positivamente all’interno e gli elettroni, carichi negativamente, all’esterno. Nella seconda fase gli elettroni si ricombinano con gli atomi di elio, e nel farlo emettono radiazione elettromagnetica sotto forma di raggi X, di qualità paragonabile a quelli emessi dai sincrotroni.

“Questo tipo di tecnica potrebbe essere utilizzata per aumentare la risoluzione dei sistemi di imaging in ambito medico, così come per rivelare microscopiche rotture nelle componenti dei veivoli. Inoltre, la breve durata delle pulsazioni (dell’ordine dei femtosecondi, ovvero un milionesimo di miliardesimo di secondo) permette di rivelare i movimenti brevissimi degli atomi, “congelandoli” nelle immagini, e potrebbe aiutare a comprendere meglio le reazioni molecolari che avvengono in tempi ridottissimi” ha concluso Najmudin (vedi Galileo).

Riferimenti: Nature Physics doi:10.1038/nphys1789