Científicos de la Universidad de Ohio y la Universidad de Illinois pudieron obtener una imagen impresionante de un solo átomo gracias al uso de la tecnología de rayos X. Esto se informa en el comunicado de prensa de la Universidad de Ohio.
Desde el descubrimiento de los rayos X a fines del siglo XIX, se han convertido en una herramienta importante en muchos campos. Es un tipo de radiación electromagnética de muy alta energía y longitud de onda corta, y su capacidad para penetrar la materia hace que el haz sea muy útil para obtener imágenes en medicina, ciencia de los materiales, arqueología y astrofísica.
Sin embargo, los métodos tradicionales de detección de rayos X se basan en la interacción de los rayos X con muchos átomos en la muestra para generar una señal detectable. Esto se debe a que la señal que produce un solo átomo es extremadamente débil, por lo que es difícil distinguirla del ruido de fondo.
El estándar anterior para la cantidad más pequeña que podía ser iluminada por rayos X era de 10.000 átomos y, comparado con él, este logro es revolucionario. Potencialmente, podría revolucionar la forma en que los científicos e investigadores descubren materiales. Para su estudio, los científicos eligieron un átomo de hierro y terbio.
Los detectores de rayos X convencionales se modificaron con una punta de metal afilada junto con microscopía de túnel de barrido de rayos X sincrotrón (SX-STEM), que se utiliza principalmente para imágenes a nanoescala y caracterización de materiales, para detectar electrones excitados por rayos X de átomos individuales.
En pocas palabras, SX-STEM permite a los científicos usar rayos X para ver los elementos de un material y comprender su composición química. Esto sucede al excitar (o energizar) los electrones en el núcleo del átomo. Cuando los electrones absorben los rayos X y se excitan, crean una huella dactilar única. Gracias a esta huella, los científicos determinan el tipo de elementos que están presentes en el material estudiado.
El equipo encontró que los espectros de absorción de rayos X revelaron firmas únicas correspondientes a átomos de hierro y terbio. Los científicos también utilizaron el método de túnel de resonancia de rayos X (X-ERT) para caracterizar los estados químicos de los átomos y descubrieron el átomo de hierro dominante.
Curiosamente, los investigadores notaron que la señal de rayos X solo podía detectarse cuando la punta especializada se colocaba muy cerca del átomo. Esto confirmó que la detección estaba muy localizada y centrada en el átomo de interés para los investigadores, lo que permitió una caracterización y un análisis detallados de las propiedades y el comportamiento del átomo.
“Este logro combina la radiación de rayos X de sincrotrón con un proceso de tunelización cuántica para revelar la firma de rayos X de un solo átomo y abre muchas líneas de investigación interesantes, incluido el estudio de las propiedades cuánticas y magnéticas de un solo átomo usando rayos X de sincrotrón. radiación”, informan los científicos.
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