Tek bir atomun dünyanın ilk X-ışını elde edilmesi

Röntgen filmlerini düşünmek, kırık kemiklerin veya diş muayenelerinin anılarını canlandırabilir. Ancak bu son derece enerjik ışık bize kemiklerimizden daha fazlasını gösterebilir: moleküler dünyayı ve hatta biyokimyasal reaksiyonları gerçek zamanlı olarak incelemek için de kullanılır. Bununla birlikte, bir sorun, araştırmacıların hiçbir zaman tek bir atomu X-ışınları ile inceleyememeleridir. şimdiye kadar.

Bilim adamları, X ışınlarını kullanarak tek bir atomu karakterize edebildiler. Gördükleri atom türlerini (iki farklı tür vardı) ayırt edebilmekle kalmıyor, aynı zamanda bu atomların sergilediği kimyasal davranışları da inceleyebiliyorlardı.

Ohio Üniversitesi ve Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan kıdemli yazar Profesör Sao Wai Hla bir makalesinde, “Atomlar rutin olarak taramalı sonda mikroskoplarıyla görüntülenebilir, ancak X-ışınları olmadan neyden yapıldıkları anlaşılamaz” dedi. ifade.

“Bunu yapabildiğimizde, malzemeyi yalnızca bir atomun sınırına kadar takip edebiliriz. Bunun çevre ve tıp bilimleri üzerinde çok büyük bir etkisi olacak ve hatta belki de insan ırkı üzerinde çok büyük bir etkiye sahip olabilecek bir tedavi bulabiliriz.” Bu keşif dünyayı değiştirecek.”

Çalışma, bir demir atomu ve sözde nadir toprak metallerinin bir parçası olan bir element olan terbiyum atomunun izini sürmeyi başardı. Her ikisi de moleküler konakçılarına yerleştirildi. Geleneksel X-ışını dedektörü, ek bir özel dedektörle desteklenmiştir. İkincisi, X ışını ile uyarılan elektronları toplamak için numuneye çok yakın yerleştirilmesi gereken özel bir keskin metal uca sahipti. Ekip, ucun topladığı ölçümlerden bunun demir mi yoksa terbiyum mu olduğunu anlayabilir ve hepsi bu kadar değil.

Hla, “Tek tek atomların kimyasal durumlarını da keşfettik,” diye açıkladı. “Bir demir atomunun ve bir terbiyum atomunun özel moleküler konakçılar içindeki kimyasal hallerini karşılaştırarak, nadir bir toprak metali olan bir terbiyum atomunun aşağı yukarı izole olduğunu ve demir atomu güçlü bir şekilde etkileşime girerken kimyasal durumunu değiştirmediğini bulduk. çevredekiler.”

Dedektör tarafından görülen sinyal bir parmak izi ile karşılaştırıldı. Araştırmacıların numunenin bileşimini anlamalarının yanı sıra fiziksel ve kimyasal özelliklerini incelemelerine olanak tanır. Bu, çeşitli yaygın ve yaygın olmayan malzemelerin performansını ve uygulamasını iyileştirmek için kritik olabilir.

Çalışmayı doktora tezinin bir parçası olarak yapan makalenin ilk yazarı Tululop Michael Ajay, “Kullanılan teknik ve bu çalışmada gösterilen konsept, X-ışını biliminde ve nano ölçekli çalışmalarda yeni ufuklar açtı” dedi. Dahası, tek tek atomları tespit etmek ve karakterize etmek için X-ışınlarının kullanılması, araştırmalarda devrim yaratabilir ve niceliksel bilgi ve çevresel ve tıbbi araştırmalarda eser element tespiti gibi alanlarda yeni teknolojiler üretebilir. Bu başarı aynı zamanda malzeme biliminde gelişmiş cihazların önünü açıyor.”

Araştırma dergide yayınlandı doğa.