Петер Лаггнер, Манфред Крихбаум и Хайнц Аменич

Институт исследования биофизики и наносистем Австрийской академик наук  и Компания «Hecus X-Ray Systems GmbH»

Грац, Австрия

e-mail: Peter.laggner@oeaw.ac.at

Сегодня в процессе исследования и разработки нано- и биоматериалов невозможно обойтись без методов рентгеноструктурного анализа. С их помощью можно получить информацию о внешней и внутренней структуре наномасштабных объектов, их размерах, особенностях расположения и внутренней молекулярной архитектуре. Они не только используются для исследования кристаллических объектов (рентгенолучевая кристаллография), но и широко применяются при изучении самых разных материалов, характеризующихся наномасштабными неоднородностями плотности и/или структуры. Самой популярной технологией подобного рода является малоугловое рассеяние рентгеновских лучей. В биологии оно используется для исследования сложных супермолекулярных объединений протеинов, липидов, мембран. В
области материаловедения объектом рентгенолучевого изучения чаще всего становятся нанопорошки, нанопленки и нано-пористые системы. Большим потенциалом в плане возможности использования при разработке и изготовлении наноприборов обладает решение, предполагающее комбинирование малоуглового рассеяния рентгеновских лучей с методами микрофлюидики и малоугловым рассеянием рентгеновских лучей, падающих по касательной.

Важные методологические разработки, обусловленные доступностью синхротронного оборудования повышенной яркости, существенно расширяют границы возможного, в первую очередь – относительно временного и пространственного разрешения. Так, субмиллисекундное временное разрешение сделало возможным нано-кинематографию супермолекулярных переходов и мониторинг самоорганизации в режиме реального времени. Инновационные микро- и нанооптические устройства позволяют довести пространственное разрешение до субмикрометрического уровня, нацеленного в конечном счете на структурный анализ
отдельных частиц.

Разработки, порожденные синхротронными приложениями, быстро внедряются в практику лабораторной деятельности. Появление новых микрофокусных источников рентгеновских лучей повышенной яркости, для работы которых требуется значительно меньшая энергия, чем энергия стандартного генератора, и инновационных технологий детектирования позволяет сократить время экспозиции до доступных в лабораторных условиях секунд и менее, а также выступает в качестве основы модернизации оснащения стендов, на которых производятся и испытываются наноматериалы, пленки и биосистемы, что в конечном счете качественно расширяет арсенал доступных средств нано-проектирования. Что касается практического применения (например, в фармацевтической промышленности), то, в частности, наметилась тенденция внедрения метода малоуглового рассеяния рентгеновских лучей в производственную аналитическую технологию для получения более чистой высококачественной продукции.