Вчені з Університету Огайо та Університету Іллінойсу змогли отримати приголомшливе зображення одного атома завдяки використанню рентгенівської техніки. Про це повідомляється в пресрелізі Університету Огайо.
З моменту відкриття рентгенівських променів наприкінці 1800-х років вони стали важливим інструментом у багатьох галузях. Це вид електромагнітного випромінювання з дуже високою енергією і короткою довжиною хвилі, і його здатність проникати крізь матерію робить промінь дуже корисним для візуалізації в медицині, матеріалознавстві, археології та астрофізиці.
Традиційні методи рентгенівського виявлення, однак, покладаються на взаємодію рентгенівських променів з багатьма атомами в зразку для генерування сигналу, який можна виявити. Це пов’язано з тим, що сигнал, вироблений одним атомом, є надзвичайно слабким, тому його складно відрізнити від фонового шуму.
Попереднім еталоном найменшої кількості, яку вдалося просвітити рентгенівськими променями, було 10 тис. атомів, і в порівнянні з ним це досягнення є революційним. Воно потенційно може зробити революцію в тому, як науковці та дослідники виявляють матеріали. Для свого дослідження вчені обрали атом заліза та тербію.
Звичайні рентгенівські детектори були модифіковані за допомогою гострого металевого наконечника в поєднанні з синхротронною рентгенівською скануючою тунельною мікроскопією (SX-STEM), яка в основному використовується для нанорозмірної візуалізації та характеризації матеріалів, для виявлення збуджених рентгенівським випромінюванням електронів з окремих атомів.
Простіше кажучи, SX-STEM дозволяє вченим використовувати рентгенівські промені, щоб побачити елементи в матеріалі та зрозуміти його хімічний склад. Це відбувається шляхом збудження (або надання енергії) електронів в ядрі атома. Коли електрони поглинають рентгенівські промені та збуджуються, вони створюють унікальний відбиток. Завдяки цьому відбитку вчені визначають тип елементів, які присутні у досліджуваному матеріалі.
Команда виявила, що рентгенівські спектри поглинання виявили унікальні відбитки, що відповідають атомам заліза і тербію. Вчені додатково використали метод рентгенівського резонансного тунелювання (X-ERT) для характеристики хімічних станів атомів і виявили домінуючий атом заліза.
Цікаво, що дослідники помітили, що рентгенівський сигнал можна було виявити лише тоді, коли спеціалізований наконечник був розміщений у безпосередній близькості до атома. Це підтвердило, що виявлення було високо локалізованим і сфокусованим на атомі, який цікавив дослідників, що дозволило детально охарактеризувати та проаналізувати властивості та поведінку атома.
“Це досягнення поєднує синхротронне рентгенівське випромінювання з процесом квантового тунелювання для виявлення рентгенівської сигнатури окремого атома і відкриває багато цікавих напрямків досліджень, включаючи дослідження квантових і магнітних властивостей лише одного атома за допомогою синхротронного рентгенівського випромінювання”, – повідомляють вчені.
Читайте також: