다이아몬드 광원

Diamond Light Source
다이아몬드 광원
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다이아몬드 광원 건물
포메이션~2001
본부영국 옥스퍼드셔 주 칠턴
리더앤드루 해리슨 교수
웹사이트diamond.ac.uk

다이아몬드 광원(Diamond Light Source, 또는 Diamond)은 옥스퍼드셔의 하웰 과학 및 혁신 캠퍼스에 위치한 영국의 국립 싱크로트론 광원 과학 시설이다. 그것의 목적은 과학 연구의 많은 분야에서 유용한 특별한 특성을 가진 강렬한 빛의 빔을 생산하는 것이다. 특히 단백질(신규하고 더 나은 약품을 설계하기 위한 정보를 제공하기 위해), 공학적인 구성 요소(에어로엔진의[1] 팬 블레이드 등)에서 고고학적 유물 보존(예를 들어 헨리 8세의 대표작인 메리 로즈[2][3])까지 광범위한 물질의 구조와 성질을 조사하는 데 사용할 수 있다.

전 세계에 50개 이상의 광원이 있다.[4] 3GeV의 에너지를 가진 다이아몬드는 현재 32개의 빔라인으로 작동하는 중에너지 싱크로트론이다.

설계, 건설 및 재무

2018년 눈 속의 다이아몬드 광원

다이아몬드 싱크로트론은 1964년 러더포드 애플턴 연구소에 배치된 님로드 양성자 싱크로트론 이후 영국에서 건설된 최대 규모의 영국 재정 과학 시설이다. 인근 시설로는 IS Neutron과 뮤온 소스, 중앙 레이저 시설, 하웰과 컬럼의 실험실(JET(Joint European Torus) 프로젝트 포함) 등이 있다. 그것은 체셔의 드레스베리 연구소에 있던 2세대 싱크로트론을 대체했다.

다이아몬드는 2007년 1월 말에 첫 사용자 빔을 생산했고, 2007년 10월 19일 엘리자베스 2세 여왕에 의해 정식으로 개통되었다.[5][6]

건설

1990년대 디자인 연구는 2001년 드레스베리의 과학자들에 의해 완성되었고 운영회사인 다이아몬드 광원(Diamond Light Source Ltd.)의 설립에 따라 건설이 시작되었다.[7]

공사비 2억 6천만 파운드는 싱크로트론 건물, 그 안에 있는 가속기, 최초의 7개 실험역(빔라인)과 인접한 사무실 블록인 다이아몬드 하우스를 커버했다.

거버넌스

이 시설은 2002년 3월 설립된 합작법인 다이아몬드 광원([8]Diamond Light Source Ltd)이 운영하고 있다. 이 회사는 과학기술 시설 협의회(STFC)를 통해 영국 정부로부터 86%, 웰컴 트러스트로부터 14%의 자금을 지원받는다.

싱크로트론

실험장 내부

다이아몬드는 X선부터 원적외선까지의 파장에서 싱크로트론 빛을 발생시킨다. 이것은 싱크로트론 방사선으로도 알려져 있으며, 전하를 띤 입자가 직선으로부터 벗어날 때 빛의 속도 근처로 이동하면서 방출되는 전자기 방사선이다.[9] 그것은 많은 다른 종류의 물질의 구조와 행동을 연구하는 데 매우 다양한 실험에 사용된다.

다이아몬드가 사용하는 입자는 561.6m 둘레 저장 링 주위를 도는 3GeV의[10] 에너지로 이동하는 전자들이다. 이것은 진정한 원이 아니라, 각 꼭지점에 휨 자석이 있고 그 사이에 직선 부분이 있는 48면 다각형이다.[11] 휨 자석은 쌍극자 자석으로 자기장이 전자를 비껴서 고리 주위를 돌게 한다. 다이아몬드는 3세대 광원이기[further explanation needed] 때문에 삽입 장치라고 불리는 자석의 특별한 배열도 사용한다. 이것들은 전자가 굴절되게 하고 전자가 구부러진 자석을 통해 이동할 때 한 번의 굴곡보다 더 밝은, 예외적으로 밝은 전자파 방사선을 방출하게 하는 것은 그들의 갑작스런 방향 변화다. 이것은 실험에 사용되는 싱크로트론 빛이다. 그러나 일부 빔 라인은 삽입 장치가 필요 없이 구부러진 자석에서만 빛을 사용한다.

전자는 3 GeV 저장 링에 주입되기 전에 일련의 가속기 전 단계를 통해 높은 에너지에 도달한다.

다이아몬드 싱크로트론은 둘레가 738m인 은색 토로이드 건물에 들어 있으며, 43,300m가 넘는 면적 또는 6개 이상의 축구공 투구 면적을 덮고 있다. 여기에는 저장 링과 다수의 빔 라인이 포함되며,[12] 선형 가속기 및 부스터 싱크로트론이 링 중앙에 내장되어 있다. 이러한 빔 라인은 싱크로트론 빛과 물질과의 상호작용을 연구 목적으로 사용하는 실험 스테이션이다. 2007년 다이아몬드가 가동될 때 7개의 빔라인을 사용할 수 있었고, 공사가 계속되면서 더 많은 빔라인이 온라인으로 연결되었다. 2019년 4월 현재 32개의 빔라인이 운행 중이다. 다이아몬드는 궁극적으로 생명, 물리, 환경 과학을 지원하는 약 33개의 빔라인을 수용하기 위한 것이다.

다이아몬드는 또한 11개의 전자현미경의 집이다. 이 중 9개는 생명과학에 특화된 극저온 현미경이며, 2개는 써모 피셔 사이언티픽과 제휴하여 산업용으로 제공된 것이고, 나머지 2개는 첨단 물질의 연구에 전용된 것이다.[13]

사례 연구

  • 2007년 9월, 팀 웨스가 이끄는 카디프 대학의 과학자들은 다이아몬드 싱크로트론이 고대 문서의 숨겨진 내용을 열어보지 않고 조명을 통해 볼 수 있다는 것을 발견했다(양피지 층을 관통).[14][15]
  • 2010년 11월, 런던 임페리얼 칼리지의 Diamond by Imperial College London에서 수집된 데이터는 HIV와 다른 역바이러스가 인간과 동물 세포를 어떻게 감염시키는가에 대한 이해를 증진시키는 네이처지의 논문의 기초를 형성했다.[16][17] 그 발견은 유전자 오작동을 바로잡기 위한 유전자 치료의 개선을 가능하게 할 것이다.
  • 2011년 6월 Diamond의 데이터는 인간 히스타민 H1 수용체 단백질의 3D 구조를 상세히 기술하는 Nature 잡지에 기사로 이어졌다. 이로 인해 부작용 없이 일부 알레르기에 효과적인 '제3세대' 항히스타민제가 개발되었다.[18][19]
  • 2018년 4월 미국 국립과학원 회보에 게재된 다이아몬드 과학자 등 5개 기관의 공동연구는 박테리아가 플라스틱을 에너지원으로 어떻게 사용했는지 자세히 알아보기 위해 다이아몬드의 고분자 빔라인 3개를 사용했다. 고해상도 데이터를 통해 연구자들은 플라스틱 PET를 쥐는 효소의 작용을 결정할 수 있었다. 이후 이 메커니즘을 조사하고 개선하기 위해 연산 모델링이 수행되었다.[20]
  • 2019년 네이처에 게재된 한 기사는 전 세계적인 다원적 협업이 어떻게 금속 나노 입자를 제어하는 여러 가지 방법을 설계했는지를 기술했는데, 여기에는 일상용품 생산의 촉매로서 실질적으로 절감된 사용 비용으로 합성이 포함된다.[21]

참고 항목

참조

  1. ^ 다이아몬드 롤스로이스가 세계 최대 싱크로트론 무대에서 빛을 발한다.
  2. ^ 노후 군함을 위한 첨단 보존 솔루션 – 다이아몬드 광원
  3. ^ 팟캐스트 – Mary Rose Trust의 Mark Jones 박사가 자신의 연구에 대해 논함
  4. ^ "Lightsources.org: Light Sources of the World". 2019. Retrieved 2019-10-05.
  5. ^ 다이아몬드 뉴스: 공식적으로 다이아몬드 광원을 여는 여왕 폐하
  6. ^ "'Super-scope' opens for business". 2007-02-05.
  7. ^ DIALOD라는 이름은 원래 Mike Poole(DIAL 프로젝트의 원조)에 의해 고안되었으며 DIpole And Multipole Output for the Nation at Dresbury를 의미하는 약자로 서 있었다. 현재 위치가 Dresbury가 아닌 Oxfordshire인 이 명칭은 싱크로트론 빛이 딱딱하고 밝음을 반영한다(전자파 스펙트럼의 "하드" X선 영역을 가리킴).
  8. ^ 2013-07-07-07 웨이백 머신에 보관된 다이아몬드 광원
  9. ^ 엄밀히 말하면, 그들이 이동 방향에 수직인 가속을 경험했을 때.
  10. ^ 30억 볼트의 전압을 통해 가속하는 것과 동등하며, 1 전자 볼트는 전자가 1볼트의 전위차이로 가속할 때 얻는 에너지다.
  11. ^ "Inside Diamond" (PDF). Diamond Light Source. 2015. Retrieved 5 Oct 2019.
  12. ^ "Current list of Diamond Beamlines". Archived from the original on 2016-02-02. Retrieved 2011-08-09.
  13. ^ "Beamline Development and Technical Summary - Diamond Light Source". www.diamond.ac.uk. Retrieved 2019-10-05.
  14. ^ "'Super-scope' to see hidden texts". 2007-09-13.
  15. ^ "Diamond: Unravelling the secrets of ancient parchments". Archived from the original on 2011-08-08. Retrieved 2011-08-09.
  16. ^ 다이아몬드 뉴스: 엑스레이는 인체 DNA를 공격하기 위해 HIV가 사용하는 메커니즘을 밝혀준다.
  17. ^ Maertens, Goedele N.; Hare, Stephen; Cherepanov, Peter (2010). "The mechanism of retroviral integration from X-ray structures of its key intermediates". Nature. 468 (7321): 326–329. Bibcode:2010Natur.468..326M. doi:10.1038/nature09517. PMC 2999894. PMID 21068843.
  18. ^ 다이아몬드 뉴스: 히스타민 H1 수용체 돌파로 알레르기 치료 개선 예고
  19. ^ Shimamura, Tatsuro (2011). "Structure of the human histamine H1 receptor complex with doxepin". Nature. 475 (7354): 65–70. doi:10.1038/nature10236. PMC 3131495. PMID 21697825.
  20. ^ Diamond Light Source. "Solution to plastic pollution on the horizon - Diamond Light Source". www.diamond.ac.uk. Retrieved 2019-10-05.
  21. ^ "Worldwide scientific collaboration develops catalysis breakthrough - Diamond Light Source". www.diamond.ac.uk. Retrieved 2019-10-05.
  22. ^ "Synchrotrons on the coronavirus frontline". 2020. Retrieved 2021-07-03.

외부 링크

좌표: 51°34′28″N 1°18′39″w / 51.57444°N 1.31083°W / 51.57444; -1.31083