Các nhà khoa học từ Đại học Ohio và Đại học Illinois đã có thể thu được hình ảnh tuyệt đẹp của một nguyên tử nhờ sử dụng công nghệ tia X. Điều này được báo cáo trong thông cáo báo chí Đại học Ohio.
Kể từ khi phát hiện ra tia X vào cuối những năm 1800, chúng đã trở thành một công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực. Nó là một loại bức xạ điện từ có năng lượng rất cao và bước sóng ngắn, và khả năng xuyên qua vật chất của nó làm cho chùm tia rất hữu ích để chụp ảnh trong y học, khoa học vật liệu, khảo cổ học và vật lý thiên văn.
Tuy nhiên, các phương pháp phát hiện tia X truyền thống dựa trên sự tương tác của tia X với nhiều nguyên tử trong mẫu để tạo ra tín hiệu có thể phát hiện được. Điều này là do tín hiệu do một nguyên tử tạo ra cực kỳ yếu, do đó rất khó phân biệt nó với nhiễu nền.
Tiêu chuẩn trước đây cho lượng nhỏ nhất có thể được chiếu sáng bằng tia X là 10 nguyên tử và so với mức đó, thành tích này mang tính cách mạng. Nó có khả năng cách mạng hóa cách các nhà khoa học và nhà nghiên cứu khám phá vật liệu. Đối với nghiên cứu của họ, các nhà khoa học đã chọn một nguyên tử sắt và terbi.
Các máy dò tia X thông thường đã được sửa đổi bằng một đầu kim loại sắc nhọn kết hợp với kính hiển vi quét đường hầm quét tia X synchrotron (SX-STEM), được sử dụng chủ yếu để chụp ảnh và mô tả đặc tính vật liệu ở kích thước nano, để phát hiện các electron bị kích thích bằng tia X từ các nguyên tử riêng lẻ.
Nói một cách đơn giản, SX-STEM cho phép các nhà khoa học sử dụng tia X để xem các nguyên tố trong vật liệu và hiểu thành phần hóa học của nó. Điều này xảy ra bằng cách kích thích (hoặc cung cấp năng lượng) cho các electron trong hạt nhân nguyên tử. Khi các electron hấp thụ tia X và bị kích thích, chúng sẽ tạo ra một dấu vân tay độc nhất. Nhờ dấu ấn này, các nhà khoa học xác định loại nguyên tố có trong vật liệu nghiên cứu.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng quang phổ hấp thụ tia X tiết lộ những dấu hiệu độc nhất tương ứng với các nguyên tử sắt và terbi. Ngoài ra, các nhà khoa học đã sử dụng phương pháp đường hầm cộng hưởng tia X (X-ERT) để mô tả trạng thái hóa học của các nguyên tử và phát hiện ra nguyên tử sắt chiếm ưu thế.
Điều thú vị là các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng tín hiệu tia X chỉ có thể được phát hiện khi đầu dò chuyên dụng được đặt gần nguyên tử. Điều này khẳng định rằng phát hiện được định vị cao và tập trung vào nguyên tử mà các nhà nghiên cứu quan tâm, cho phép mô tả và phân tích chi tiết các đặc tính và hành vi của nguyên tử.
"Thành tựu này kết hợp bức xạ tia X synchrotron với quy trình tạo đường hầm lượng tử để phát hiện dấu hiệu tia X của một nguyên tử đơn lẻ và mở ra nhiều hướng nghiên cứu thú vị, bao gồm nghiên cứu các tính chất lượng tử và từ tính của chỉ một nguyên tử bằng cách sử dụng tia X synchrotron bức xạ," các nhà khoa học báo cáo.
Đọc thêm: