Wissenschaftlern der University of Ohio und der University of Illinois gelang es dank der Verwendung von Röntgentechnologie, ein atemberaubendes Bild eines einzelnen Atoms zu erhalten. Dies wird in berichtet Pressemitteilung Ohio-Universität.
Seit der Entdeckung der Röntgenstrahlen im späten 1800. Jahrhundert sind sie in vielen Bereichen zu einem wichtigen Werkzeug geworden. Es handelt sich um eine Art elektromagnetischer Strahlung mit sehr hoher Energie und kurzer Wellenlänge. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Materie zu durchdringen, ist der Strahl sehr nützlich für die Bildgebung in der Medizin, Materialwissenschaft, Archäologie und Astrophysik.
Herkömmliche Methoden zur Röntgendetektion beruhen jedoch auf der Wechselwirkung von Röntgenstrahlen mit vielen Atomen in der Probe, um ein nachweisbares Signal zu erzeugen. Dies liegt daran, dass das von einem einzelnen Atom erzeugte Signal extrem schwach ist und es daher schwierig ist, es vom Hintergrundrauschen zu unterscheiden.
Der bisherige Standard für die kleinste Menge, die durch Röntgenstrahlen beleuchtet werden konnte, lag bei 10 Atomen, und im Vergleich dazu ist diese Leistung revolutionär. Es könnte möglicherweise die Art und Weise revolutionieren, wie Wissenschaftler und Forscher Materialien entdecken. Für ihre Studie wählten die Wissenschaftler ein Atom aus Eisen und Terbium.
Herkömmliche Röntgendetektoren wurden mit einer scharfen Metallspitze modifiziert, gekoppelt mit der Synchrotron-Röntgenrastertunnelmikroskopie (SX-STEM), die hauptsächlich für die Bildgebung im Nanomaßstab und die Materialcharakterisierung verwendet wird, um durch Röntgenstrahlen angeregte Elektronen aus einzelnen Atomen zu erkennen.
Einfach ausgedrückt ermöglicht SX-STEM Wissenschaftlern, mithilfe von Röntgenstrahlen die Elemente in einem Material zu sehen und seine chemische Zusammensetzung zu verstehen. Dies geschieht durch Anregung (oder Energiezufuhr) der Elektronen im Atomkern. Wenn Elektronen Röntgenstrahlen absorbieren und angeregt werden, erzeugen sie einen einzigartigen Fingerabdruck. Dank dieser Prägung bestimmen Wissenschaftler die Art der Elemente, die im untersuchten Material vorhanden sind.
Das Team fand heraus, dass die Röntgenabsorptionsspektren eindeutige Signaturen zeigten, die Eisen- und Terbiumatomen entsprachen. Die Wissenschaftler nutzten zusätzlich die Methode des Röntgenresonanztunnelns (X-ERT), um die chemischen Zustände der Atome zu charakterisieren und entdeckten das dominierende Eisenatom.
Interessanterweise stellten die Forscher fest, dass das Röntgensignal nur dann erkannt werden konnte, wenn die Spezialspitze in unmittelbarer Nähe des Atoms platziert wurde. Dies bestätigte, dass die Erkennung stark lokalisiert war und sich auf das für die Forscher interessante Atom konzentrierte, was eine detaillierte Charakterisierung und Analyse der Eigenschaften und des Verhaltens des Atoms ermöglichte.
„Diese Errungenschaft kombiniert Synchrotron-Röntgenstrahlung mit einem Quantentunnelprozess, um die Röntgensignatur eines einzelnen Atoms aufzudecken und eröffnet viele interessante Forschungsrichtungen, einschließlich der Untersuchung der Quanten- und magnetischen Eigenschaften nur eines Atoms mithilfe von Synchrotron-Röntgenstrahlung.“ Strahlung", berichten die Wissenschaftler.
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