Forskare från University of Ohio och University of Illinois kunde få en fantastisk bild av en enda atom tack vare användningen av röntgenteknik. Detta rapporteras i pressmeddelande Ohio University.
Sedan upptäckten av röntgenstrålar i slutet av 1800-talet har de blivit ett viktigt verktyg inom många områden. Det är en typ av elektromagnetisk strålning med mycket hög energi och kort våglängd, och dess förmåga att penetrera materia gör strålen mycket användbar för avbildning inom medicin, materialvetenskap, arkeologi och astrofysik.
Traditionella röntgendetektionsmetoder förlitar sig dock på interaktionen av röntgenstrålar med många atomer i provet för att generera en detekterbar signal. Detta beror på det faktum att signalen som produceras av en enda atom är extremt svag, så det är svårt att skilja den från bakgrundsbrus.
Den tidigare standarden för den minsta mängd som kunde belysas med röntgenstrålar var 10 XNUMX atomer, och jämfört med den är denna prestation revolutionerande. Det kan potentiellt revolutionera hur forskare och forskare upptäcker material. För sin studie valde forskarna en atom av järn och terbium.
Konventionella röntgendetektorer modifierades med en vass metallspets kopplad med synkrotronröntgenskanningstunnelmikroskopi (SX-STEM), som främst används för nanoskala avbildning och materialkarakterisering, för att detektera röntgenexciterade elektroner från enskilda atomer.
Enkelt uttryckt låter SX-STEM forskare använda röntgenstrålar för att se elementen i ett material och förstå dess kemiska sammansättning. Detta sker genom att excitera (eller aktivera) elektronerna i atomkärnan. När elektroner absorberar röntgenstrålar och blir exciterade skapar de ett unikt fingeravtryck. Tack vare detta avtryck bestämmer forskare vilken typ av element som finns i det studerade materialet.
Teamet fann att röntgenabsorptionsspektra avslöjade unika signaturer som motsvarar järn- och terbiumatomer. Forskarna använde dessutom röntgenresonanstunnelmetoden (X-ERT) för att karakterisera atomernas kemiska tillstånd och upptäckte den dominerande järnatomen.
Intressant nog märkte forskarna att röntgensignalen endast kunde detekteras när den specialiserade spetsen placerades i närheten av atomen. Detta bekräftade att detektionen var mycket lokaliserad och fokuserad på atomen av intresse för forskarna, vilket möjliggjorde detaljerad karakterisering och analys av atomens egenskaper och beteende.
"Denna prestation kombinerar synkrotronröntgenstrålning med en kvanttunnelprocess för att avslöja röntgensignaturen för en enda atom och öppnar upp för många intressanta forskningslinjer, inklusive att studera kvant- och magnetegenskaperna hos bara en atom med synkrotronröntgen. strålning", rapporterar forskarna.
Läs också:
Kommentera uppropet