Cientistas da Universidade de Ohio e da Universidade de Illinois conseguiram obter uma imagem impressionante de um único átomo graças ao uso da tecnologia de raios-X. Isso é relatado em Comunicado de imprensa Universidade de Ohio.
Desde a descoberta dos raios X no final de 1800, eles se tornaram uma ferramenta importante em muitos campos. É um tipo de radiação eletromagnética com energia muito alta e comprimento de onda curto, e sua capacidade de penetrar na matéria torna o feixe muito útil para imagens em medicina, ciência de materiais, arqueologia e astrofísica.
Os métodos tradicionais de detecção de raios X, no entanto, dependem da interação dos raios X com muitos átomos na amostra para gerar um sinal detectável. Isso se deve ao fato de que o sinal produzido por um único átomo é extremamente fraco, tornando difícil distingui-lo do ruído de fundo.
O padrão anterior para a menor quantidade que poderia ser iluminada por raios X era de 10 átomos e, comparado a ele, essa conquista é revolucionária. Isso poderia potencialmente revolucionar a maneira como cientistas e pesquisadores descobrem materiais. Para o estudo, os cientistas escolheram um átomo de ferro e térbio.
Os detectores convencionais de raios X foram modificados com uma ponta de metal afiada acoplada à microscopia de tunelamento de varredura de raios X síncrotron (SX-STEM), que é usada principalmente para imagens em nanoescala e caracterização de materiais, para detectar elétrons excitados por raios X de átomos individuais.
Simplificando, o SX-STEM permite que os cientistas usem raios-X para ver os elementos em um material e entender sua composição química. Isso acontece excitando (ou energizando) os elétrons no núcleo do átomo. Quando os elétrons absorvem os raios X e ficam excitados, eles criam uma impressão digital única. Graças a esta impressão, os cientistas determinam o tipo de elementos que estão presentes no material estudado.
A equipe descobriu que os espectros de absorção de raios-X revelaram assinaturas únicas correspondentes aos átomos de ferro e térbio. Os cientistas também usaram o método de tunelamento por ressonância de raios-X (X-ERT) para caracterizar os estados químicos dos átomos e descobriram o átomo de ferro dominante.
Curiosamente, os pesquisadores notaram que o sinal de raios-X só poderia ser detectado quando a ponta especializada fosse colocada próxima ao átomo. Isso confirmou que a detecção foi altamente localizada e focada no átomo de interesse dos pesquisadores, permitindo caracterização e análise detalhadas das propriedades e comportamento do átomo.
"Esta conquista combina radiação de raios-X síncrotron com um processo de tunelamento quântico para revelar a assinatura de raios-X de um único átomo e abre muitas linhas interessantes de pesquisa, incluindo o estudo das propriedades quânticas e magnéticas de apenas um átomo usando raios-X síncrotron. radiação", relatam os cientistas.
Leia também: