Первое рентгеновское изображение одного атома

 До сих пор рентгеновское излучение отдельного атома было слишком слабым, чтобы показать его на рентгеновском снимке. Теперь это возможно благодаря новой технологии.

Слева: схематическое изображение надмолекулярной сборки тербия (тербий: голубой, бром: синий, кислород: красный); справа: SX-STM-изображение надмолекулярных ансамблей тербия. (Фото: golem.de)

Американская исследовательская группа сделала первое рентгеновское изображение отдельного атома. Пока что ученым удалось сделать рентгеновский снимок только аттограммы, то есть около 10 000 атомов. Причиной этого является слабое рентгеновское излучение одиночного атома.

«Атомы можно регулярно визуализировать с помощью сканирующих зондовых микроскопов, но без рентгеновских лучей вы не сможете сказать, из чего они состоят», — говорит Со-Вай Хла, согласно пресс-релизу его университета. Он является соавтором исследования и физиком из Университета Огайо и Аргоннской национальной лаборатории.

Рентгеновские методы визуализации, такие как синхротронное излучение, используются во многих дисциплинах, включая искусство и археологию. Однако до недавнего времени не было возможности просканировать отдельный атом. В частности, эта технология может принести пользу экологическим, материальным и медицинским наукам.

Новый рентгеновский метод определяет химическое состояние атомов

«Теперь мы можем точно определить природу данного атома, по одному атому за раз, и в то же время измерить его химическое состояние. Как только мы сможем это сделать, мы сможем отслеживать материалы вплоть до одного атома, " объясняет физик .

Для демонстрации команда выбрала атомы железа и тербия, которые были вставлены в соответствующие молекулы-хозяева. Чтобы обнаружить рентгеновский сигнал от атома, исследовательская группа дополнила обычные детекторы рентгеновского излучения специальным детектором. Он состоял из острого металлического наконечника, расположенного очень близко к образцу. Это позволяет собирать возбужденные рентгеновским излучением электроны - метод, известный как синхротронная рентгеновская сканирующая туннельная микроскопия или SX-STM.

Теперь можно управлять отдельными атомами

Помимо получения рентгеновской сигнатуры атома, основная цель группы состояла в том, чтобы использовать этот метод для изучения воздействия окружающей среды на отдельный редкоземельный атом.

«Сравнивая химические состояния атомов железа и тербия в их соответствующих молекулярных хозяевах, мы обнаруживаем, что атом тербия — редкоземельного металла — довольно изолирован и не меняет своего химического состояния, в то время как атом железа прочно связан с взаимодействует с окружающей средой», — объясняет Хла. Таким образом, с помощью этой техники исследователи могут продемонстрировать химические состояния отдельных атомов.

Многие редкоземельные материалы используются в повседневных устройствах, таких как мобильные телефоны или компьютеры. С проверенной технологией исследователи могут лучше манипулировать атомами в различных материалах, чтобы адаптировать их к постоянно меняющимся требованиям в разных областях.

Источник