Первый в мире рентгеновский снимок одного атома

Мысли о рентгене могут вызвать воспоминания о сломанных костях или осмотре у стоматолога. Но этот высокоактивный свет может показать нам не только наши кости: он также используется для изучения молекулярного мира и даже биохимических реакций в реальном времени. Но одна проблема заключается в том, что исследователям никогда не удавалось изучить ни один атом с помощью рентгеновских лучей. До сих пор.

Ученым удалось охарактеризовать один атом с помощью рентгеновских лучей. Они не только смогли различить тип атомов, которые видели (было два разных атома), но также смогли изучить химическое поведение, которое демонстрировали эти атомы.

«Атомы можно регулярно получать с помощью сканирующих микроскопов, но не по одному, и в то же время мы можем измерять их химическое состояние». заявление.

«Как только мы сможем это сделать, мы сможем отслеживать материалы вплоть до конечного предела всего в один атом. Это окажет огромное влияние на экологическую и медицинскую науку, и, возможно, будет найдено лекарство, которое окажет огромное влияние на человечество». Это открытие изменит мир».

В ходе работы удалось проследить атом железа и атом тербия — элемента, входящего в состав так называемых редкоземельных металлов. Оба вставлены в своих молекулярных хозяев. Обычный рентгеновский детектор дополнен дополнительным специальным детектором. Последний имел специальный острый металлический наконечник, который нужно было размещать близко к образцу для сбора возбужденных рентгеновскими лучами электронов. Благодаря измерениям, собранным партией, команде удалось определить, было ли это железо или тербий, и это еще не все.

«Мы также открыли химические состояния отдельных атомов», — объяснил Хала. «Сравнивая химические состояния атома железа и атома тербия в их молекулярных хозяевах, мы обнаруживаем, что атом тербия, редкоземельного металла, довольно изолирован и не меняет своего химического состояния, в то время как атом железа сильно взаимодействует со своими атомами. . Океан.»

Сигнал, видимый детектором, сравнивали с отпечатком пальца. Это позволяет исследователям понять состав образца, а также изучить его физические и химические свойства. Это может иметь решающее значение для улучшения производительности и применения различных распространенных и необычных материалов.

«Используемая техника и концепция, продемонстрированная в этом исследовании, открыли новые горизонты в рентгеновской науке и наномасштабных исследованиях», — сказал Толулоп Майкл Аджайи, первый автор статьи и выполняющий эту работу в рамках своей докторской диссертации. «Более того, использование рентгеновских лучей для обнаружения и характеристики отдельных атомов может революционизировать исследования и создать новые технологии в таких областях, как квантовая информация и обнаружение микроэлементов в экологических и медицинских исследованиях, и это лишь некоторые из них. Это достижение также открывает путь для нового. научные инструменты».

Исследование опубликовано в журнале природа.

Предыдущая версия этой статьи была опубликована в май 2023 г..