I danni da radiazioni rappresentano un problema serio in molti campi, tra cui la medicina e la scienza dei materiali. Può causare un significativo degrado delle proprietà dei materiali e può anche portare a effetti collaterali dannosi nei pazienti sottoposti a radioterapia. Nonostante la sua importanza, gli esatti meccanismi del danno da radiazioni non sono ancora del tutto chiari, in particolare per i materiali organici come i tessuti biologici e i prodotti farmaceutici.
Il nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature Physics, fornisce un importante passo avanti nella nostra comprensione dei danni da radiazioni. Il team ha utilizzato il laser a elettroni liberi LCLS a raggi X presso lo SLAC National Accelerator Laboratory in California per generare intensi impulsi di raggi X che sono stati utilizzati per irradiare un cristallo della molecola organica tetrafenilciclopentadienone (TPCP). I raggi X hanno creato danni al reticolo cristallino e il team ha utilizzato una varietà di tecniche per misurare il danno in tempo reale.
I risultati dello studio mostrano che il danno da radiazioni inizia attraverso un processo chiamato "rottura del legame indotta dalla ionizzazione". Ciò si verifica quando un fotone di raggi X fa uscire un elettrone da un atomo o da una molecola, creando una specie instabile e altamente reattiva chiamata "radicale". Il radicale può quindi reagire con altre molecole del cristallo, causando danni al reticolo cristallino.
Il team ha anche osservato che il danno era localizzato nella regione del cristallo irradiata dai raggi X. Ciò suggerisce che il danno da radiazioni può essere ridotto al minimo utilizzando fasci di raggi X altamente focalizzati, che consentirebbero ai ricercatori di studiare i materiali a livello atomico senza causare danni significativi.
Il nuovo studio fornisce una comprensione dettagliata, a livello atomico, di come si verificano i danni da radiazioni nei materiali organici. Queste informazioni sono essenziali per lo sviluppo di nuove strategie per prevenire o ridurre al minimo i danni da radiazioni in un’ampia gamma di applicazioni, tra cui la medicina, la scienza dei materiali e l’imaging a raggi X.
Oltre ai ricercatori del DESY, dell'MPSD, dell'Università di Aarhus e dell'Università di Amburgo, il team comprendeva anche ricercatori dell'UC Berkeley, dell'Università di Chicago e dell'Università della California, Irvine.
