Myślenie o zdjęciach rentgenowskich może przywołać wspomnienia złamanych kości lub badań dentystycznych. Ale to wysokoenergetyczne światło może pokazać nam więcej niż tylko nasze kości: jest również wykorzystywane do badania świata molekularnego, a nawet reakcji biochemicznych w czasie rzeczywistym. Jednak jednym z problemów jest to, że naukowcy nigdy nie byli w stanie zbadać pojedynczego atomu za pomocą promieni rentgenowskich. Dotychczas.
Naukowcom udało się scharakteryzować pojedynczy atom za pomocą promieni rentgenowskich. Nie tylko byli w stanie rozróżnić rodzaje atomów, które widzieli (były dwa różne typy), ale byli także w stanie zbadać chemiczne zachowanie tych atomów.
„Atomy można rutynowo obrazować za pomocą mikroskopów z sondami skanującymi, ale bez promieni rentgenowskich nie można stwierdzić, z czego są zbudowane” – powiedział profesor Sao Wai Hla, starszy autor z Ohio University i Argonne National Laboratory w artykule. oświadczenie.
„Kiedy będziemy w stanie to zrobić, będziemy mogli śledzić materiał do granicy zaledwie jednego atomu. Będzie to miało ogromny wpływ na nauki środowiskowe i medyczne, a może nawet znaleźć leczenie, które może mieć ogromny wpływ na rasę ludzką” To odkrycie zmieni świat”.
W ramach prac udało się prześledzić atom żelaza i atom terbu, pierwiastka wchodzącego w skład tzw. metali ziem rzadkich. Oba zostały wstawione do swoich molekularnych gospodarzy. Konwencjonalny detektor promieniowania rentgenowskiego został uzupełniony o dodatkowy specjalny. Ten ostatni miał wyspecjalizowaną ostrą metalową końcówkę, którą trzeba było umieścić bardzo blisko próbki, aby zebrać elektrony wzbudzone promieniowaniem rentgenowskim. Na podstawie pomiarów zebranych przez końcówkę zespół może stwierdzić, czy jest to żelazo czy terb, a to nie wszystko.
„Odkryliśmy również stany chemiczne poszczególnych atomów” – wyjaśnił Hla. „Porównując stany chemiczne atomu żelaza i atomu terbu w specjalnych gospodarzach molekularnych, odkrywamy, że atom terbu, metalu ziem rzadkich, jest mniej lub bardziej odizolowany i nie zmienia swojego stanu chemicznego, podczas gdy atom żelaza silnie oddziałuje z otoczenie.”
Sygnał widziany przez detektor porównywano z odciskiem palca. Pozwala naukowcom zrozumieć skład próbki, a także zbadać jej właściwości fizyczne i chemiczne. Może to mieć kluczowe znaczenie dla poprawy wydajności i zastosowania różnych powszechnych i mniej powszechnych materiałów.
„Zastosowana technika i koncepcja zademonstrowana w tym badaniu otworzyły nowe horyzonty w badaniach rentgenowskich i badaniach w nanoskali” – powiedział Tululop Michael Ajay, pierwszy autor artykułu, który wykonał pracę w ramach swojej pracy doktorskiej. Co więcej, wykorzystanie promieni rentgenowskich do wykrywania i charakteryzowania poszczególnych atomów może zrewolucjonizować badania i wygenerować nowe technologie w takich dziedzinach, jak informacje ilościowe i wykrywanie pierwiastków śladowych w badaniach środowiskowych i medycznych, by wymienić tylko kilka. Osiągnięcie to otwiera również drogę dla zaawansowanych urządzeń w materiałoznawstwie”.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Natura.
