Wie Strahlenschäden entstehen
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Wird lebende Materie durch Strahlung geschädigt, bilden sich als erste reaktive Spezies ionisierte Wassermoleküle. Prof. Hans Jakob Wörner und sein Team konnten erstmals zeigen, wie und auf welchen Zeitskalen dieser Prozess abläuft und wie frei bewegliche Elektronen im Wasser wechselwirken. Diese neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis und die Bekämpfung von Strahlenschäden sowie die Optimierung von elektroneninduzierten chemischen und photokatalytischen Prozessen.
Das Team um Prof. Hans Jakob Wörner beschreibt in seiner jüngsten Publikation in Science Advances die Ergebnisse der Echtzeit-Beobachtungen der allerersten Schritte bei der lichtinduzierten Spaltung von Wasser, der sogenannten Radiolyse. Dieser primäre Prozess ist sehr wichtig, da er für den Grossteil der Strahlenschäden an lebenden Organismen, z.B. bei der Einwirkung von UV-Strahlung, verantwortlich ist. In ihrer Studie konnten sie erstmals zeigen, wie und auf welchen Zeitskalen dieser Prozess abläuft und wie Elektronen- und Kernbewegung bei der Bildung von frei beweglichen Elektronen zusammenwirken. Die Forscher nutzen einzelne Photonen, um kleine Cluster aus etwa 400 Wassermolekülen anzuregen und so «solvatisierte» Elektronen zu erzeugen. Der Nachweis der emittierten Photoelektronen erfolgt durch eine bildgebende Detektion.
Die neuen Erkenntnisse werden zum Verständnis und zur Minderung von Strahlenschäden sowie zur Optimierung elektroneninduzierter chemischer und photokatalytischer Prozesse beitragen.
Literaturhinweis
Svoboda V, Michiels R, LaForge AC, Med J, Stienkemeier F, Slavíček P, Wörner HJ: Real-time observation of water radiolysis and hydrated electron formation induced by extreme-ultraviolet pulses. Science Advances, 17 January 2020.
DOI: externe Seite 10.1126/sciadv.aaz0385