تمكن علماء من جامعة أوهايو وجامعة إلينوي من الحصول على صورة مذهلة لذرة واحدة بفضل استخدام تقنية الأشعة السينية. ورد هذا في خبر صحفى جامعة أوهايو.
منذ اكتشاف الأشعة السينية في أواخر القرن التاسع عشر ، أصبحت أداة مهمة في العديد من المجالات. إنه نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي ذو طاقة عالية جدًا وطول موجي قصير ، وقدرته على اختراق المادة تجعل الشعاع مفيدًا جدًا للتصوير في الطب وعلوم المواد وعلم الآثار والفيزياء الفلكية.
ومع ذلك ، تعتمد طرق الكشف بالأشعة السينية التقليدية على تفاعل الأشعة السينية مع العديد من الذرات في العينة لتوليد إشارة يمكن اكتشافها. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الإشارة التي تنتجها ذرة واحدة ضعيفة للغاية ، لذلك يصعب تمييزها عن ضوضاء الخلفية.
كان المعيار السابق لأصغر كمية يمكن أن تضيء بواسطة الأشعة السينية 10 ذرة ، ومقارنة بذلك ، يعد هذا الإنجاز ثوريًا. يمكن أن يحدث ثورة في طريقة اكتشاف العلماء والباحثين للمواد. لدراستهم ، اختار العلماء ذرة من الحديد والتيربيوم.
تم تعديل كاشفات الأشعة السينية التقليدية برأس معدني حاد مقترن بالمجهر النفقي لمسح الأشعة السينية السنكروترون (SX-STEM) ، والذي يستخدم بشكل أساسي للتصوير النانوي وتوصيف المواد ، للكشف عن الإلكترونات التي تثيرها الأشعة السينية من الذرات الفردية.
ببساطة ، يسمح SX-STEM للعلماء باستخدام الأشعة السينية لرؤية العناصر في المادة وفهم تركيبتها الكيميائية. يحدث هذا عن طريق إثارة (أو تنشيط) الإلكترونات في نواة الذرة. عندما تمتص الإلكترونات الأشعة السينية وتصبح متحمسة ، فإنها تخلق بصمة فريدة من نوعها. بفضل هذه البصمة ، يحدد العلماء نوع العناصر الموجودة في المادة المدروسة.
وجد الفريق أن أطياف امتصاص الأشعة السينية كشفت عن توقيعات فريدة تتوافق مع ذرات الحديد والتيربيوم. استخدم العلماء أيضًا طريقة نفق الرنين بالأشعة السينية (X-ERT) لتوصيف الحالات الكيميائية للذرات واكتشاف ذرة الحديد السائدة.
ومن المثير للاهتمام أن الباحثين لاحظوا أنه لا يمكن الكشف عن إشارة الأشعة السينية إلا عندما يتم وضع الطرف المتخصص على مقربة من الذرة. أكد هذا أن الاكتشاف كان موضعيًا للغاية وركز على الذرة التي تهم الباحثين ، مما سمح بتوصيف وتحليل تفصيلي لخصائص الذرة وسلوكها.
"يجمع هذا الإنجاز بين إشعاع الأشعة السينية السنكروترون وعملية النفق الكمومي للكشف عن توقيع الأشعة السينية لذرة واحدة ويفتح العديد من خطوط البحث المثيرة للاهتمام ، بما في ذلك دراسة الخصائص الكمومية والمغناطيسية لذرة واحدة فقط باستخدام أشعة السنكروترون السينية إشعاع "، تقرير العلماء.
اقرأ أيضا: