科學家首次製造出分子黑洞，將有助於藥物的研發

堪薩斯州立大學的研究人員驚奇地發現，當他們用世界上最強的X射線激光轟擊單個分子時，出現了一個「迷你黑洞」。

直線加速器相干光源（Linac Coherent Light Source，LCLS）能夠以儘可能高的能量發出X射線，並在樣品被激光脈衝摧毀之前記錄下數據。

單束激光脈衝把分子中最大的原子從裡到外差不多「清空」了，只留下幾個電子。此時該原子變成了一個空洞，正不斷將分子其他部分的電子拖進去，就像黑洞在吞噬周圍螺旋形的物質盤。

據國外媒體報道，堪薩斯州立大學的研究人員驚奇地發現，當他們使用世界上最強的x射線激光轟擊單個分子時，就會出現一個迷你黑洞。強大的激光束將分子從內部破壞到外部，只留下空洞的空洞，類似於太空中的黑洞，研究人員希望這一意想不到的結果可以促進病毒和細菌的整體成像的發展，並幫助科學家開發新的藥物。

堪薩斯州立大學的研究人員在一個叫做x射線激光器的小分子中創造了「分子黑洞」。單個的激光脈衝即將從內部「空出」最大的原子，只留下幾個電子。在這一點上，原子變成了一個洞，不斷地從分子的其他部分中拉出電子，就像一個黑洞吞噬了周圍物質的螺旋。

當使用相干源線性加速器(Linac相干光源、LCLS)照射分子時，在30飛秒內(1/1千萬億分之一秒)，分子失去了超過50個電子，導致了爆炸。LCLS通常用於生物的成像，包括病毒和細菌。研究人員希望通過分子黑洞的實驗結果，更好地利用激光進行更有價值的實驗。

「對於任何使用x射線聚焦實驗的人來說，你想知道如何對x射線做出反應，」研究報告說，「這篇論文表明，我們可以理解輻射損害的小分子，以及它的建模。」因此，我們現在可以預測其他系統將會受到什麼樣的損害。」

LCLS可以發出儘可能高的x射線，並在樣品被激光脈衝破壞之前記錄數據。合著者Sebasien Boutet說:「他們的強度是地球表面的100倍以上。」

在這項研究中，研究人員使用鏡子將x射線聚焦在直徑只有100納米的點上——比人類頭髮的寬度小1000倍。他們研究了三種類型的樣品，其中包括一個含有54個電子的氙原子，以及兩個帶有一個碘原子的分子——53個電子。

根據先前的研究，研究人員期望電子從原子的外層進入原子。這確實發生了，但實驗並沒有就此止步。碘原子也從附近的碳原子和氫原子中吸收電子，最終失去了54個電子。這種干擾和破壞程度不僅超出了研究人員的預期，而且在本質上也有很大的不同。

「我們相信,這一效應更重要的是在更大的分子,但是我們也不知道如何定量測定,」論文作者之一Artem Rudenko說,「據估計,有超過60個電子被移除,但我們不知道它在哪裡停下來,因為我們不能檢測飛出時所有的碎片瓦解的分子,也不知道有多少電子消失了。這是我們需要研究的一個開放問題。」

現在，研究人員希望利用LCLS研究更複雜的系統。LCLS的主任邁克鄧恩(Mike Dunne)說:「誰想要獲得科學家的生物分子的高解析度圖像，這項研究的好處是很重要的，例如，他們可以通過這種方式開發出更好的藥物治療效果。」

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