Направиха първото рентгеново изображение на един-единствен атом

Когато чуете рентгенови лъчи и изображения, вероятно си представяте счупени кости или стоматологични прегледи, но тази изключително енергийна светлина се използва и за проучване на молекулярния свят и дори за биохимични реакции в реално време. Един от проблемите обаче е, че изследователите все още не бяха успели да изследват един-единствен атом с рентгенови лъчи. Е, досега.

Учените успяват да направят характеристика на един атом с помощта на рентгенови лъчи. Те не само че успяват да установят какъв вид атоми наблюдават (в проучването е имало два различни), но и успяват да изследват химическото им поведение.

"Атомите могат да се наблюдават рутинно с микроскопи със сканираща сонда, но без рентгенови лъчи не може да се каже от какво са изградени. Сега можем да определим точно вида на даден атом, един по един, и едновременно с това да измерим химическото му състояние", казва в изявлението си старшият автор професор Соу Уай Хла от Университета в Охайо и Националната лаборатория Аргон.

Сега, когато това вече е възможно, ще можем да проследим състава на материалите буквално до техните атоми. “Това ще окаже голямо влияние върху науките за околната среда и медицината и може би дори ще спомогне за намирането на лекарство, което може да има огромно значение за човечеството. Това откритие ще преобрази света."

Изследването успява да проследи атом на желязо и атом на тербий - елемент, който е част от така наречените редкоземни метали. И двата атома са вкарани в съответните им молекулни носители. Обикновеният рентгенов детектор е допълнен със специален детектор с остър метален връх, който трябва да се постави много близо до пробата, за да събира възбудените от рентгеновото лъчение електрони. От измерванията, събрани от върха, екипът успява да определи дали става въпрос за желязо или тербий. Но това не е всичко.

"Открихме и химичните състояния на отделните атоми", обясни Хла. "Като сравнихме химичните състояния на атома на желязото и атома на тербия в съответните молекулни носители, установихме, че атомът на тербия, рядкоземен метал, е по-скоро изолиран и не променя химичното си състояние, докато този на желязото силно взаимодейства със заобикалящата го среда."

Сигналът, наблюдаван от детектора, е сравнен с пръстови отпечатъци. Той позволява на изследователите да разберат състава на дадена проба, както и да изучат физичните и химичните ѝ свойства. Това може да бъде от решаващо значение за подобряване на работата и приложението на различни обикновени и не толкова обикновени материали.

"Използваната техника и концепцията, доказана в това изследване, открива нови хоризонти в рентгенологията и наноразмерните изследвания", казва Толулопе Майкъл Аджайи, който е първи автор на статията и извършва тази работа като част от докторската си дисертация. "Нещо повече, използването на рентгенови лъчи за откриване и характеризиране на отделни атоми може да доведе до революция в научните изследвания и да даде началото на нови технологии в области като квантовата информация и откриването на микроелементи в изследванията на околната среда и медицината, и др. Това постижение също така открива пътя за усъвършенствани инструменти в областта на материалознанието."

Изследването е публикувано в списание Nature.

Източник: Obekti.bg