值得注意 (4)X射线深度光刻和LIGA技术,作为一种超微细加工技术, 与集成电路(IC)工艺和超微细机械加工技术等相比,有独特的 优势。可以预言,将在大约5-10年内,形成以微型光、电、机 械系统(MEMS)为中心的新型产业,同步辐射Ⅹ射线光刻会起重 要的作用。MEMS的发展对材料提出了新的要求;另外,当MEMS 小到一定程度,出现了一批以尺寸效应为基础的新现象、新规律, 因而产生了所谓的“微科学”( Micro- Science),如,微机械学、 微摩擦学和微流体力学等新的学科。 下面就同步辐射在生物大分子结构研究等已经取得重要进展的 几个方面作稍微仔细的介绍。 用于物质结构分析的最强有力工具是X射线衍射(XRD)同步辐 射提供的高强度Ⅹ光源,给Ⅹ射线衍射技术带来革命性影响。用XRD 对样品进行分析时,普通X光管需要进行几天的实验,而同步辐射 般只需几分钟,甚至更短时间,因此可以记录诸如晶体生长、晶体表 面的熔化、相变等晶体结构的动态变化过程。另一方面,同步辐射的 光子能量连续变化,可以获得Ⅹ光波段的“白光”,作衍射实验时无 需转动样品,用类似“摄谱”方法,采用位置灵敏探测器即可同时记 录所有衍射峰,该方法称为X射线能量色散衍射(XED)2,用此法进 行结构分析研究,既缩短实验时间,又提高测量精度 同步辐射XRD的最重要贡献之一是促进生物晶体学的发展。生 物大分子晶体一般都很小,用同步辐射的强Ⅹ射线对蛋白质、病毒等 生物样品进行结构分析,不仅能在线度小到0.1毫米的生物大分子晶 体上收集到高分辨的Ⅹ射线衍射数据,而且由于收集数据的时间极 短,可在生物大分子晶体发生化学损伤之前完成,因此有利于减少辐 射损伤,避免晶体受破坏。另一方面,利用同步辐射X光波段的“白 光”劳厄衍射可做晶体结构的时间分辨研究。与XED方法类似,实验 中无需转动晶体,一次可得到大量满足布拉格条件的衍射信号,若同 时采用灵敏度很高的Ⅹ射线探测器一成像板( imaging plate),记录 时间可小于1秒,甚至到毫秒量级。由此可研究生物大分子晶体结构 随时间的变化,如研究蛋白质参与的各种化学反应及反应过程中晶体 结构的变化。用于生物晶体学研究的另一重要手段是目前逐渐发展完 善的多波长反常衍射MAD)技术。利用同步辐射波长可调谐性,可以 使所有吸收边在0.050.18纳米范围内的原子反常散射达到极大,而 该范围包括蛋白质晶体学感兴趣的绝大部分金属原子。MAD技术最突 出的优越性在于所有测量可在单一样品上进行,避免因样品不同而带 来的系统误差,同时也解决了重原子衍生物的非同晶型性问题。4 值得注意。 （4）X 射线深度光刻和 LIGA 技术，作为一种超微细加工技术， 与集成电路（IC）工艺和超微细机械加工技术等相比，有独特的 优势。可以预言，将在大约 5-10 年内，形成以微型光、电、机 械系统（MEMS）为中心的新型产业，同步辐射 X 射线光刻会起重 要的作用。MEMS 的发展对材料提出了新的要求；另外，当 MEMS 小到一定程度，出现了一批以尺寸效应为基础的新现象、新规律， 因而产生了所谓的“微科学”（Micro―Science），如，微机械学、 微摩擦学和微流体力学等新的学科。 下面就同步辐射在生物大分子结构研究等已经取得重要进展的 几个方面作稍微仔细的介绍。 用于物质结构分析的最强有力工具是 X 射线衍射（XRD）。同步辐 射提供的高强度 X 光源，给 X 射线衍射技术带来革命性影响。用 XRD 对样品进行分析时，普通 X 光管需要进行几天的实验，而同步辐射一 般只需几分钟，甚至更短时间，因此可以记录诸如晶体生长、晶体表 面的熔化、相变等晶体结构的动态变化过程。另一方面，同步辐射的 光子能量连续变化，可以获得 X 光波段的“白光”，作衍射实验时无 需转动样品，用类似“摄谱”方法，采用位置灵敏探测器即可同时记 录所有衍射峰，该方法称为 X 射线能量色散衍射(XED)[2]，用此法进 行结构分析研究，既缩短实验时间，又提高测量精度。 同步辐射 XRD 的最重要贡献之一是促进生物晶体学的发展[3]。生 物大分子晶体一般都很小，用同步辐射的强 X 射线对蛋白质、病毒等 生物样品进行结构分析，不仅能在线度小到 0.1 毫米的生物大分子晶 体上收集到高分辨的 X 射线衍射数据，而且由于收集数据的时间极 短，可在生物大分子晶体发生化学损伤之前完成，因此有利于减少辐 射损伤，避免晶体受破坏。另一方面，利用同步辐射 X 光波段的“白 光”劳厄衍射可做晶体结构的时间分辨研究。与 XED 方法类似，实验 中无需转动晶体，一次可得到大量满足布拉格条件的衍射信号，若同 时采用灵敏度很高的 X 射线探测器⎯成像板(imaging plate)，记录 时间可小于 1 秒，甚至到毫秒量级。由此可研究生物大分子晶体结构 随时间的变化，如研究蛋白质参与的各种化学反应及反应过程中晶体 结构的变化。用于生物晶体学研究的另一重要手段是目前逐渐发展完 善的多波长反常衍射(MAD)技术。利用同步辐射波长可调谐性，可以 使所有吸收边在 0.05-0.18 纳米范围内的原子反常散射达到极大，而 该范围包括蛋白质晶体学感兴趣的绝大部分金属原子。MAD 技术最突 出的优越性在于所有测量可在单一样品上进行，避免因样品不同而带 来的系统误差，同时也解决了重原子衍生物的非同晶型性问题