Promienie rentgenowskie pojedynczego atomu po raz pierwszy w przełomie, który „zmieni świat”

Wielu normalnych ludzi nie zdaje sobie sprawy, że nauka nigdy nie była w stanie prześwietlić ani jednego atomu.

Najlepsze obecne skanery synchrotronowe to obrazowanie promieni rentgenowskich – około 10 000 atomów – ale sygnał wytwarzany przez pojedynczy atom jest zbyt słaby dla konwencjonalnych detektorów. Dotychczas.

Osiągnięcie to zostało osiągnięte dzięki specjalnie skonstruowanemu instrumentowi synchrotronowemu w Argonne National Laboratory w Illinois przy użyciu techniki znanej jako SX-STM (Synchrotron X-ray Scanning Tunneling Microscopy).

Naukowcy stojący za przełomem twierdzą, że toruje drogę do znalezienia leków na poważne choroby zagrażające życiu, rozwoju ultraszybkich komputerów kwantowych i innych postępów w naukach o materiałach i środowisku.

Atomy to cząstki budujące cząsteczki i granice, do których jakakolwiek substancja może ulec rozkładowi chemicznemu. W piłce golfowej znajduje się wiele piłek golfowych, które można wbić w ziemię.

SX-STM może teraz skalować go do nieskończenie małego stopnia. Wyczyn został opisany jako „święty Graal” fizyki i od dawna marzenie profesora OSU Saw Wai Hla, głównego autora artykułu wyjaśniającego odkrycie.

„Atomy można rutynowo obrazować za pomocą mikroskopów z sondą skanującą – ale bez promieniowania rentgenowskiego nie można stwierdzić, z czego są zbudowane” – wyjaśnił dr Hla. Możemy teraz dokładnie wykryć typ konkretnego atomu, po jednym atomie na raz, i jednocześnie możemy zmierzyć jego stan chemiczny. To odkrycie zmieni świat”.

Od czasu odkrycia przez Roentgena w 1895 r. promieniowanie rentgenowskie było wykorzystywane w dziesiątkach zastosowań i dziedzin, od badań lekarskich po kontrole bezpieczeństwa na lotniskach.

Inne wielkie przełomy: Nowy implant mózgowy może przywrócić funkcję sparaliżowanych kończyn

Należący do NASA łazik marsjański Curiosity jest wyposażony w aparat rentgenowski do badania formacji skalnych.

Ważnym zastosowaniem promieni rentgenowskich w nauce jest określenie rodzaju materiału w próbce. Z biegiem lat ilość materiału w próbce wymaganego do wykrywania promieni rentgenowskich została znacznie zmniejszona dzięki rozwojowi synchrotronowych promieni rentgenowskich.

SX-STM zbiera wzbudzone elektrony, cząsteczki na zewnętrznej powierzchni atomu, które poruszają się wokół protonów i neutronów wewnątrz, a widmo wytworzone w ten sposób jest jak odcisk palca, który umożliwia dokładne wykrycie atomu.

Więcej wiadomości z fizyki: Matematycy odkrywają nieuchwytny kształt „Einsteina”: „Cud, który zakłóca system”

„Zastosowana technika i koncepcja zademonstrowana w tym badaniu otworzyły nowe horyzonty w badaniach rentgenowskich i badaniach w nanoskali” – powiedział pierwszy autor Tululop Michael Ajay, doktorant w Ohio State.

„Co więcej, wykorzystanie promieni rentgenowskich do wykrywania i charakteryzowania poszczególnych atomów może zrewolucjonizować badania i wygenerować nowe technologie w takich obszarach, jak informacje ilościowe i wykrywanie pierwiastków śladowych w badaniach środowiskowych i medycznych, by wymienić tylko kilka”.

„To osiągnięcie otwiera również drogę dla zaawansowanych urządzeń w materiałoznawstwie”.

Podziel się tym intrygującym Świętym Graalem fizyki ze swoimi przyjaciółmi naukowcami…