Dünyanın tek bir atomun ilk röntgeni

Röntgen filmlerini düşünmek, kırık kemiklerin veya diş muayenelerinin anılarını tetikleyebilir. Ancak bu son derece aktif ışık bize kemiklerimizden daha fazlasını gösterebilir: aynı zamanda moleküler dünyayı ve hatta biyokimyasal reaksiyonları gerçek zamanlı olarak incelemek için de kullanılır. Ancak bir sorun şu ki araştırmacılar hiçbir zaman X-ışınlarını kullanarak tek bir atomu inceleyemediler. şimdiye kadar.

Bilim insanları X ışınlarını kullanarak tek bir atomu karakterize etmeyi başardılar. Sadece gördükleri atom türlerini ayırt etmekle kalmadılar (iki farklı atom vardı), aynı zamanda bu atomların sergilediği kimyasal davranışları da inceleyebildiler.

“Atomlar tarama mikroskopları kullanılarak rutin olarak görüntülenebilir, ancak teker teker kullanılmadan, aynı anda onların kimyasal durumlarını da ölçebiliriz.” ifade.

“Bunu yapabildiğimizde, malzemeleri tek bir atomun nihai sınırına kadar takip edebiliriz. Bunun çevre ve tıp bilimi üzerinde büyük bir etkisi olacak ve belki de insanlık üzerinde büyük bir etkisi olabilecek bir tedavi bulunacaktır. Bu keşif dünyayı değiştirecek.”

Çalışma, nadir toprak metalleri olarak adlandırılan bir element olan bir demir atomunun ve bir terbiyum atomunun izini sürmeyi başardı. Her ikisi de moleküler konakçılarına eklenir. Geleneksel X-ışını dedektörü ek bir özel dedektörle desteklenir. İkincisi, X-ışınıyla uyarılan elektronları toplamak için numuneye yakın yerleştirilmesi gereken özel bir keskin metal uca sahipti. Ekip, parti tarafından toplanan ölçümler aracılığıyla bunun demir mi yoksa terbiyum mu olduğunu belirlemeyi başardı; hepsi bu değil.

Hala, “Ayrıca bireysel atomların kimyasal durumlarını da keşfettik” diye açıkladı. “Demir atomunun ve terbiyum atomunun moleküler konakçılarındaki kimyasal durumlarını karşılaştırarak, nadir bir toprak metali olan terbiyum atomunun oldukça izole olduğunu ve demir atomu atomlarıyla güçlü bir şekilde etkileşime girerken kimyasal durumunu değiştirmediğini bulduk. . Okyanus.”

Dedektörün gördüğü sinyal parmak iziyle karşılaştırıldı. Araştırmacıların numunenin bileşimini anlamalarının yanı sıra fiziksel ve kimyasal özelliklerini incelemelerine olanak tanır. Bu, çeşitli yaygın ve nadir malzemelerin performansının ve uygulamasının iyileştirilmesi açısından kritik olabilir.

Makalenin ilk yazarı olan ve bu çalışmayı doktora tezinin bir parçası olarak yapan Tolulope Michael Ajayi, “Bu çalışmada kullanılan teknik ve ortaya konan konsept, X-ışını biliminde ve nano ölçekli çalışmalarda yeni ufuklar açtı” dedi. “Dahası, bireysel atomları tespit etmek ve karakterize etmek için X ışınlarını kullanmak, araştırmalarda devrim yaratabilir ve kuantum bilgisi ve çevresel ve tıbbi araştırmalarda eser element tespiti gibi alanlarda yeni teknolojiler üretebilir. Bu başarı aynı zamanda yeni gelişmelerin de önünü açıyor. bilim araçları.” Gelişmiş materyaller.

Çalışma dergide yayınlandı doğa.

Bu makalenin önceki bir versiyonu şurada yayımlandı: Mayıs 2023.