Группа исследователей во главе с профессором физики Университета Огайо Со Вай Хла впервые получила рентгеновское «изображение» отдельного атома, что позволило ученым изучать материалы и их химические состояния с более высоким разрешением, чем когда-либо прежде.
р><р>Получение изображений атомов не ново. В течение многих лет ученые могли делать это с помощью так называемых сканирующих зондовых микроскопов, в которых используется электрически заряженный кончик иглы с атомарной острой иглой для исследования поверхностей материалов на наноуровне благодаря квантово-механическим взаимодействиям, которые заставляют электроны течь между наконечник и атомы на поверхности.
Проблема заключается в разрешении. Ученые не только хотят видеть атомы, они хотят знать об их химическом состоянии в масштабе отдельных атомов. Для этого необходимы рентгеновские лучи, но современные устройства на основе рентгеновских лучей могут разрешать только до аттограмма или одной миллионной триллионной доли грамма, состоящего примерно из 10 000 атомов. Это немного на атомарном уровне, но все равно слишком много для требований.
Супрамолекулярные сборки с шестью атомами рубидия и одним атомом железа Университет Огайо
Чтобы преодолеть это, команда из Огайо внедрила отдельные атомы железа и тербия в матрицу кольцеобразных супрамолекул. Затем они использовали метод, называемый синхротронной рентгеновской сканирующей туннельной микроскопией (SX-STM), который сочетает в себе базовую механику сканирующего зондового микроскопа с рентгеновскими лучами, создаваемыми атомным ускорителем, называемым синхротроном. Это дает рентгеновский спектр, который фиксирует, как рентгеновские лучи поглощаются указанными электронами на уровне ядра. Проще говоря, фотопоглощение — это элементный отпечаток отдельных атомов железа и тербия, четко отделенных от соседних элементов-примесей.
«Атомы можно обычным образом визуализировать с помощью сканирующих зондовых микроскопов, но без рентгеновских лучей. нельзя сказать, из чего они сделаны, — сказал Хла. «Теперь мы можем точно определить тип конкретного атома, по одному атому за раз, и можем одновременно измерить его химическое состояние. Как только мы сможем это сделать, мы сможем проследить материалы до [] предельного предела. всего одного атома. Это окажет большое влияние на науку об окружающей среде и медицину, и, возможно, даже будет найдено лекарство, которое может оказать огромное влияние на человечество. Это открытие изменит мир».
Исследование было опубликовано в природе.
