Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Οχάιο και το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις κατάφεραν να λάβουν μια εκπληκτική εικόνα ενός μόνο ατόμου χάρη στη χρήση τεχνολογίας ακτίνων Χ. Αυτό αναφέρεται στο δελτίο τύπου Πανεπιστήμιο του Οχάιο.
Από την ανακάλυψη των ακτίνων Χ στα τέλη του 1800, έχουν γίνει ένα σημαντικό εργαλείο σε πολλούς τομείς. Είναι ένας τύπος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας με πολύ υψηλή ενέργεια και μικρό μήκος κύματος και η ικανότητά του να διεισδύει στην ύλη καθιστά τη δέσμη πολύ χρήσιμη για απεικόνιση στην ιατρική, την επιστήμη των υλικών, την αρχαιολογία και την αστροφυσική.
Οι παραδοσιακές μέθοδοι ανίχνευσης ακτίνων Χ, ωστόσο, βασίζονται στην αλληλεπίδραση των ακτίνων Χ με πολλά άτομα στο δείγμα για τη δημιουργία ανιχνεύσιμου σήματος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το σήμα που παράγεται από ένα μεμονωμένο άτομο είναι εξαιρετικά ασθενές, επομένως είναι δύσκολο να το ξεχωρίσουμε από τον θόρυβο του περιβάλλοντος.
Το προηγούμενο σημείο αναφοράς για τη μικρότερη ποσότητα που θα μπορούσε να φωτιστεί με ακτίνες Χ ήταν 10 άτομα και σε σύγκριση με αυτό, αυτό το επίτευγμα είναι επαναστατικό. Θα μπορούσε ενδεχομένως να φέρει επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες και οι ερευνητές ανακαλύπτουν υλικά. Για τη μελέτη τους, οι επιστήμονες επέλεξαν ένα άτομο σιδήρου και τερβίου.
Οι συμβατικοί ανιχνευτές ακτίνων Χ τροποποιήθηκαν με ένα αιχμηρό μεταλλικό άκρο σε συνδυασμό με μικροσκόπιο σάρωσης ακτίνων Χ σύγχροτρον (SX-STEM), το οποίο χρησιμοποιείται κυρίως για απεικόνιση σε νανοκλίμακα και χαρακτηρισμό υλικού, για την ανίχνευση ηλεκτρονίων διεγερμένων με ακτίνες Χ από μεμονωμένα άτομα.
Με απλά λόγια, το SX-STEM επιτρέπει στους επιστήμονες να χρησιμοποιούν ακτίνες Χ για να δουν τα στοιχεία ενός υλικού και να κατανοήσουν τη χημική του σύσταση. Αυτό συμβαίνει διεγείροντας (ή ενεργοποιώντας) τα ηλεκτρόνια στον πυρήνα του ατόμου. Όταν τα ηλεκτρόνια απορροφούν τις ακτίνες Χ και διεγείρονται, δημιουργούν ένα μοναδικό δακτυλικό αποτύπωμα. Χάρη σε αυτό το αποτύπωμα, οι επιστήμονες καθορίζουν τον τύπο των στοιχείων που υπάρχουν στο μελετημένο υλικό.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα φάσματα απορρόφησης ακτίνων Χ αποκάλυψαν μοναδικές υπογραφές που αντιστοιχούν σε άτομα σιδήρου και τερβίου. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν επιπλέον τη μέθοδο σήραγγας συντονισμού ακτίνων Χ (X-ERT) για να χαρακτηρίσουν τις χημικές καταστάσεις των ατόμων και ανακάλυψαν το κυρίαρχο άτομο σιδήρου.
Είναι ενδιαφέρον ότι οι ερευνητές παρατήρησαν ότι το σήμα ακτίνων Χ μπορούσε να ανιχνευθεί μόνο όταν το εξειδικευμένο άκρο τοποθετηθεί σε κοντινή απόσταση από το άτομο. Αυτό επιβεβαίωσε ότι η ανίχνευση ήταν εξαιρετικά εντοπισμένη και επικεντρώθηκε στο άτομο που ενδιαφέρει τους ερευνητές, επιτρέποντας λεπτομερή χαρακτηρισμό και ανάλυση των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς του ατόμου.
«Αυτό το επίτευγμα συνδυάζει την ακτινοβολία ακτίνων Χ σύγχροτρον με μια διαδικασία κβαντικής σήραγγας για να αποκαλύψει την υπογραφή ακτίνων Χ ενός μεμονωμένου ατόμου και ανοίγει πολλές ενδιαφέρουσες γραμμές έρευνας, συμπεριλαμβανομένης της μελέτης των κβαντικών και μαγνητικών ιδιοτήτων ενός μόνο ατόμου χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ σύγχροτρον ακτινοβολία», αναφέρουν οι επιστήμονες.
Διαβάστε επίσης: