Forskere fra University of Ohio og University of Illinois var i stand til at opnå et fantastisk billede af et enkelt atom takket være brugen af røntgenteknologi. Dette er rapporteret i pressemeddelelse Ohio Universitet.
Siden opdagelsen af røntgenstråler i slutningen af 1800-tallet er de blevet et vigtigt redskab på mange områder. Det er en type elektromagnetisk stråling med meget høj energi og kort bølgelængde, og dens evne til at trænge igennem stof gør strålen meget anvendelig til billeddannelse inden for medicin, materialevidenskab, arkæologi og astrofysik.
Traditionelle røntgendetektionsmetoder er imidlertid afhængige af interaktionen af røntgenstråler med mange atomer i prøven for at generere et detekterbart signal. Dette skyldes det faktum, at signalet produceret af et enkelt atom er ekstremt svagt, så det er svært at skelne det fra baggrundsstøj.
Den tidligere standard for den mindste mængde, der kunne belyses af røntgenstråler, var 10 atomer, og sammenlignet med den er denne præstation revolutionerende. Det kan potentielt revolutionere den måde, videnskabsmænd og forskere opdager materialer på. Til deres undersøgelse valgte forskerne et atom af jern og terbium.
Konventionelle røntgendetektorer blev modificeret med en skarp metalspids koblet med synkrotron røntgen scanning tunneling mikroskopi (SX-STEM), som primært bruges til nanoskala billeddannelse og materiale karakterisering, for at detektere røntgen-exciterede elektroner fra individuelle atomer.
Kort sagt giver SX-STEM forskere mulighed for at bruge røntgenstråler til at se grundstofferne i et materiale og forstå dets kemiske sammensætning. Dette sker ved at excitere (eller aktivere) elektronerne i atomets kerne. Når elektroner absorberer røntgenstråler og bliver ophidsede, skaber de et unikt fingeraftryk. Takket være dette aftryk bestemmer videnskabsmænd, hvilken type elementer der er til stede i det undersøgte materiale.
Holdet fandt ud af, at røntgenabsorptionsspektrene afslørede unikke signaturer svarende til jern- og terbiumatomer. Forskerne brugte desuden røntgenresonanstunnelmetoden (X-ERT) til at karakterisere atomernes kemiske tilstande og opdagede det dominerende jernatom.
Interessant nok bemærkede forskerne, at røntgensignalet kun kunne detekteres, når den specialiserede spids blev placeret tæt på atomet. Dette bekræftede, at detektionen var meget lokaliseret og fokuseret på det atom, der var interessant for forskerne, hvilket muliggjorde detaljeret karakterisering og analyse af atomets egenskaber og adfærd.
"Denne præstation kombinerer synkrotron røntgenstråling med en kvantetunnelproces for at afsløre røntgensignaturen af et enkelt atom og åbner op for mange interessante forskningslinjer, herunder undersøgelse af kvante- og magnetiske egenskaber af kun et atom ved hjælp af synkrotron røntgenstråler stråling," rapporterer forskerne.
Læs også: