Вчені щойно зробили рентгенівський знімок єдиного атома
Рентгенівські характеристики
Команда вчених уперше отримала зображення окремого атома за допомогою рентгенівських променів. Згідно з результатами дослідження, опублікованими в журналі Nature, він пропонує революційні переваги порівняно з іншими методами.
"Атоми можна регулярно візуалізувати за допомогою сканувального зондового мікроскопа, але без рентгенівських променів неможливо сказати, з чого вони складаються", — каже у прес-релізі співавтор дослідження Сай Вай Хла, фізик з Університету Огайо та Аргонської національної лабораторії.
"Тепер ми можемо точно визначати тип конкретного атома по одному атому за раз і одночасно вимірювати його хімічний стан", — додав Хла. «Щойно ми зможемо це зробити, ми зможемо відстежити матеріали аж до граничної межі всього в один атом».
Об'єднання зусиль
За словами вчених, до того, як Хла та його команда здійснили прорив, методи рентгенівської візуалізації могли орієнтуватися лише на групи з приблизно 10 000 і більше атомів.
Причина цього обмеження полягала в тому, що рентгенівський сигнал, що випускається одним атомом, був занадто слабким, щоб його можна було виявити звичайними методами. Щоб подолати це, дослідники використовували метод, який називається синхротронною рентгенівською скануючою тунельною мікроскопією або SX-STM.
Коротка кажучи, SX-STM поєднує в собі рентгенівське зображення зі спеціалізованим мікроскопом, який може відображати атомні поверхні за допомогою надзвичайно тонкого провідного наконечника, який тунелює електрони, збуджені рентгенівськими променями. Хла описує електрони, що вийшли, як такі, що мають спектри, схожі на елементарні «відбитки пальців», які можуть точно визначити, з яким атомом вони мають справу.
Нові прийоми
І синхротронне рентгенівське сканування, і СТМ є старими методами, але змусити їх працювати у тандемі виявилося непросто. Хла та його команда провели більшу частину останніх 12 років, удосконалюючи свою техніку.
Для своїх останніх результатів команда використовувала SX-STM для зображення атома заліза та атома тербію всередині молекулярного господаря та змогла визначити індивідуальні хімічні стани обох, за словами Хла.
«Порівнюючи хімічні стани атома заліза та атома тербію всередині відповідних молекулярних матриць, ми виявляємо, що атом тербію, рідкісноземельного металу, досить ізольований і не змінює свого хімічного стану, тоді як атом заліза сильно взаємодіє з навколишнім середовищем."
У майбутньому це може дозволити вченим точніше маніпулювати атомами, що містяться в молекулах-господарях, і Хла не скупився на слова про те, наскільки це може бути важливо.
"Це відкриття змінить світ", – сказав він.
Джерела: Університет Огайо
