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美国科学领域天天突破:粒子旋转动力学

专业内容来了,这是美国本月22在科学领域的最新突破,劳伦斯·伯克利国家实验室能源研究应用高等数学中心CAMER的数学家们开发了一种数学算法,从高度复杂的X射线散射规律中观察到了X射线散射模式,这在以前是无法观测与记录的,这项研究可以破译一些大型复杂实验中粒子旋转动力学的相关光谱XPCS。这些实验旨在研究胶体、大分子和聚合物的悬浮液和溶液的性质,已被确定为美国能源部DOE正在进行的许多相干光源升级的关键科学项目之一。

美国科学领域天天突破:粒子旋转动力学

悬浮液中的粒子会经历布朗运动,他们在移动(平移)和旋转(旋转)时会抖动。这些随机波动的大小取决于材料的形状和结构,并包含有关动力学的信息,应用于分子生物学、药物发现和材料科学。XPCS的工作原理是聚焦一束相干的X射线,以捕获悬浮粒子散射的光。探测器拾取产生的散斑图案,其中包含信号中的几个微小波动,这些波动编码了有关观测系统动力学的详细信息。

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为了利用这一能力,伯克利实验室的高级光源ALS、阿贡的高级光子源(APS)和SLAC的直线加速器相干光源设施即将进行第二次实验,而相干光源设施升级都计划利用前所未有的相干度和亮度进行世界最先进的XPCS实验。一旦数学家们从所有这些图像中收集了数据,从XPCS中提取动态信息的一种主要技术是计算时间的自相关数值。

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