اشعه ایکس سنکروترون یک اتم منفرد را تصویر می کند - دنیای فیزیک

وضوح میکروسکوپ تونلی روبشی اشعه ایکس سنکروترون برای اولین بار به لطف کار جدید محققان به حد تک اتمی رسیده است. آزمایشگاه ملی آرگون در امریکا. این پیشرفت پیامدهای مهمی در بسیاری از زمینه های علم، از جمله تحقیقات پزشکی و زیست محیطی خواهد داشت.

یکی از مهمترین کاربردهای اشعه ایکس تعیین مشخصات مواد است. اره وای هلا، فیزیکدان و استاد آرگون در دانشگاه اوهایو. از زمان کشف 128 سال پیش توسط رونتگن، این اولین باری است که می توان از آنها برای مشخص کردن نمونه هایی در حد نهایی فقط یک اتم استفاده کرد.

تا به حال، کوچکترین اندازه نمونه قابل تجزیه و تحلیل یک آتوگرام بود که حدود 10,000 اتم است. این به این دلیل است که سیگنال اشعه ایکس تولید شده توسط یک اتم بسیار ضعیف است و آشکارسازهای معمولی به اندازه کافی برای تشخیص آن حساس نیستند.

الکترون های هیجان انگیز در سطح هسته

در کار خود، که محققان به تفصیل در آن می پردازند طبیعتآنها یک نوک فلزی تیز را به یک آشکارساز پرتو ایکس معمولی اضافه کردند تا الکترون های برانگیخته اشعه ایکس را در نمونه های حاوی اتم های آهن یا تربیوم شناسایی کند. نوک فقط 1 نانومتر بالاتر از نمونه قرار می گیرد و الکترون هایی که برانگیخته می شوند الکترون های سطح هسته هستند - اساسا "اثر انگشت" منحصر به فرد برای هر عنصر. این تکنیک به عنوان میکروسکوپ تونلی روبشی اشعه ایکس سنکروترون (SX-STM) شناخته می شود.

SX-STM وضوح فضایی فوق العاده بالا میکروسکوپ تونل زنی روبشی را با حساسیت شیمیایی ارائه شده توسط روشنایی اشعه ایکس ترکیب می کند. همانطور که نوک تیز در سطح یک نمونه حرکت می کند، الکترون ها از فضای بین نوک و نمونه تونل عبور می کنند و جریان ایجاد می کنند. نوک این جریان را تشخیص می دهد و میکروسکوپ آن را به تصویری تبدیل می کند که اطلاعات اتم زیر نوک را ارائه می دهد.

Hla توضیح می‌دهد: «نوع عنصری، حالت شیمیایی و حتی امضاهای مغناطیسی در یک سیگنال رمزگذاری می‌شوند، بنابراین اگر بتوانیم امضای اشعه ایکس یک اتم را ثبت کنیم، می‌توان این اطلاعات را مستقیماً استخراج کرد.»

سرپرست مطالعه اضافه می‌کند که توانایی بررسی یک اتم منفرد و خواص شیمیایی آن، امکان طراحی مواد پیشرفته با ویژگی‌های متناسب با کاربردهای خاص را فراهم می‌کند. ولکر رز. ما در کار خود مولکول‌های حاوی تربیوم را بررسی کردیم که متعلق به خانواده عناصر کمیاب است که در کاربردهایی مانند موتورهای الکتریکی در خودروهای هیبریدی و الکتریکی، درایوهای دیسک سخت، آهنرباهای با کارایی بالا، ژنراتورهای توربین بادی، الکترونیک قابل چاپ استفاده می‌شود. و کاتالیزورها تکنیک SX-STM اکنون راهی برای کشف این عناصر بدون نیاز به تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از مواد فراهم می کند.

تکنیک جدید تصاویر رنگی اشعه ایکس را به سرعت و کارآمد تولید می کند

Hla می افزاید: در تحقیقات زیست محیطی، اکنون امکان ردیابی مواد احتمالاً سمی تا سطوح بسیار پایین وجود خواهد داشت. او می گوید: «همین امر در مورد تحقیقات پزشکی که در آن بیومولکول های مسئول بیماری را می توان در حد اتمی شناسایی کرد، صادق است. دنیای فیزیک.

این تیم می گوید اکنون می خواهد خواص مغناطیسی اتم های منفرد را برای کاربردهای اسپینترونیک و کوانتومی کشف کند. Hla توضیح می‌دهد: «این بر حوزه‌های تحقیقاتی متعددی تأثیر می‌گذارد، از حافظه مغناطیسی مورد استفاده در دستگاه‌های ذخیره‌سازی داده، سنجش کوانتومی و محاسبات کوانتومی برای نام بردن از چند مورد».

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. خودرو / خودروهای الکتریکی، کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• BlockOffsets. نوسازی مالکیت افست زیست محیطی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/synchrotron-x-rays-image-a-single-atom/