I radicali liberi, atomi e molecole con elettroni spaiati, possono devastare il corpo. Sono come amanti abbandonati, destinato a vagare alla ricerca di un altro elettrone, lasciando cellule rotte, proteine ​​e DNA nelle loro scie.

I radicali idrossilici sono i più aggressivi chimicamente tra i radicali liberi, sopravvivendo solo per trilionesimi di secondo. Si formano quando l'acqua, la molecola più abbondante nelle cellule, è colpito dalle radiazioni, facendogli perdere un elettrone. In precedenti ricerche, un team guidato da Linda Young, uno scienziato presso l'Argonne National Laboratory del Dipartimento di Energia, osservato la nascita ultrarapida di questi radicali liberi, un processo di grande importanza in campi come il danno biologico indotto dalla luce solare, bonifica ambientale, ingegneria nucleare, e viaggi nello spazio.

Ora la sua squadra, compresi i ricercatori dello SLAC National Accelerator Laboratory del DOE, ha scoperto un'impronta chimica unica dell'idrossile, che aiuterà gli scienziati a monitorare le reazioni chimiche che provoca in ambienti biologici complessi. Hanno pubblicato i loro risultati in Lettere di revisione fisica nel mese di giugno.

Al laser a elettroni liberi Linac Coherent Light Source (LCLS) di SLAC, gli scienziati hanno sondato i radicali idrossilici incredibilmente di breve durata con impulsi di raggi X che durano solo milionesimi di miliardesimo di secondo. Hanno illuminato un sottile getto di acqua ionizzata al laser con raggi X che avevano l'energia precisa per eccitare gli elettroni in profondità all'interno dei radicali, così sono saltati su in un'orbita specifica più alta. Quando gli elettroni si sono stabilizzati nelle loro orbite originali, una piccola parte di essi emetteva raggi X che portavano la firma unica del radicale, o spettro. Il team ha utilizzato nuovi strumenti teorici per calcolare con precisione questi spettri di raggi X e decifrare il messaggio che contenevano.

Seguire, il team indagherà su ciò che accade nei primi momenti in cui le radiazioni ionizzanti rompono l'acqua con una risoluzione temporale più elevata per saperne di più sul processo. Lungo la strada, sperano di studiare processi simili in ambienti alcalini che sono di interesse sia fondamentalmente che per applicazioni urgenti come la bonifica dei rifiuti nucleari, che richiede una comprensione della complessa chimica che si verifica nei serbatoi sottoposti a un costante bombardamento di radiazioni.