Индийские физики Института фундаментальных исследований Тата использовали культуру бактерий Esherichia coli для получения жесткого рентгеновского излучения. Работа физиков опубликована в журнале Optics Express.

Одним из способов генерации рентгеновского излучения является облучения вещества короткими, но очень интенсивными лазерными импульсами, которые превращают его в электронную плазму. Затем горячие электроны высвобождают запасенную в них энергию в виде коротковолнового излучения. Интенсивность рентгеновского излучения здесь напрямую зависит от того, как хорошо поглощается исходное лазерное излучение. В частности, поглощение тем выше, чем более похожи друг на друга мишени, и чем ближе они по размеру к длине волны лазера.

Идею использовать бактерии в качестве мишеней авторам работы подсказали биологи. Клетки бактерий имеют приблизительно одинаковый размер в пределах одного штамма, к тому же они способны сорбировать на поверхности наночастицы.

Спектр рентгеновского излучения, полученный на бактериях с наночастицами хлорида серебра (оранжевый) и без таковых (зеленый). Изображение: M. Krishnamurthy et al. / Optics Express, 2015

В ходе эксперимента ученые направляли на стеклянную пластинку, покрытую слоем бактерий, импульсы инфракрасного лазера (800 нанометров) продолжительностью в 40 фемтосекунд. Облучение проводилось таким образом, чтобы каждый новый импульс попадал в новую точку. При этом мощность отдельных импульсов составляла от десятков до тысяч петаватт на квадратный сантиметр. Интенсивность порождаемого рентгеновского излучения измеряли с помощью сцинтилляционного детектора на основе йодида натрия, допированного таллием.

В качестве излучателя использовали клетки E. coli штамма DH5α, на поверхности которых были адсорбированы наночастицы хлорида серебра. Частицы усиливали поглощение лазерного излучения, накачивающего электронную плазму, что позволяло почти в 100 раз увеличить интенсивность рентгеновского излучения.

E. coli — организм, использовавшийся в самых необычных областях физики и химии. Например, как материал для литий-ионных батарей, в роли помощников для создания «сверхтекучих» жидкостей и для производства биодизеля.