Naukowcy wykonali pierwsze w historii zdjęcie rentgenowskie pojedynczego atomu

Grupa naukowców z Narodowego Laboratorium Argonne, Uniwersytetu Ohio i Uniwersytetu Illinois w Chicago po raz pierwszy w historii była w stanie wykonać zdjęcie rentgenowskie tylko jednego atomu. Jest to prawdziwie rewolucyjne osiągnięcie, ponieważ wcześniej promienie rentgenowskie mogły być wykorzystywane do oświetlania co najmniej 10 000 atomów.

Wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nature. Naukowcy zaprezentowali również otrzymane zdjęcie (przewiń w dół do końca wiadomości, aby zobaczyć obraz).

Od czasu odkrycia promieni rentgenowskich pod koniec XIX wieku, stały się one ważnym narzędziem w wielu dziedzinach. Okazały się przydatne do obrazowania w medycynie, materiałoznawstwie, archeologii i astrofizyce.

Jednak metody wykrywania promieniowania rentgenowskiego zazwyczaj opierają się na interakcji wiązek z wieloma atomami, ponieważ sygnał wytwarzany przez pojedynczy atom jest słaby i trudny do odróżnienia od szumu tła.

Wcześniej największym osiągnięciem naukowców było oświetlenie 10 000 atomów promieniami rentgenowskimi. Ale autorzy nowego badania przeskoczyli ich o głowę. Ich odkrycie może potencjalnie zrewolucjonizować sposób, w jaki naukowcy i badacze wykrywają materiały.

W badaniu wykorzystano atomy żelaza i terbu.

Aby sfotografować tylko jeden atom, naukowcy musieli zmodyfikować detektory rentgenowskie za pomocą ostrej metalowej końcówki, do której podłączono system synchrotronowej skaningowej mikroskopii tunelowej (SX-STEM). System ten jest wykorzystywany do wizualizacji i charakteryzacji materiałów w nanoskali.

Mówiąc najprościej, SX-STEM pozwala naukowcom zrozumieć skład chemiczny materiału poprzez oglądanie go za pomocą promieni rentgenowskich. W tym celu system wzbudza (poprzez dostarczenie energii) elektrony w jądrze atomu, które tworzą unikalny odcisk palca. To właśnie dzięki temu odciskowi naukowcy mogą określić rodzaj pierwiastków obecnych w badanym materiale.

W badaniu wykorzystano również tunelowanie rezonansu wzbudzonego promieniowaniem rentgenowskim (X-ERT) do scharakteryzowania stanów chemicznych atomów. Wykazało to, że X-ERT dla atomu żelaza był dominujący.

Podczas badania naukowcy zauważyli, że sygnał rentgenowski można wykryć tylko wtedy, gdy specjalistyczna końcówka została umieszczona w pobliżu atomu. Potwierdziło to, że detekcja koncentrowała się na pojedynczym atomie interesującym badaczy.

"To osiągnięcie ... otwiera wiele interesujących obszarów badań, w tym badania kwantowych i spinowych (magnetycznych) właściwości tylko jednego atomu przy użyciu synchrotronowego promieniowania rentgenowskiego" - powiedział główny autor badania, profesor Seo Wai Hla.

Wcześniej OBOZREVATEL informował o pierwszym w historii zdjęciu DNA.

Subskrybuj kanały Telegram i Viber OBOZREVATEL, aby być na bieżąco z najnowszymi wiadomościami.