सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे एकल परमाणु की छवि बनाता है - भौतिकी विश्व

शोधकर्ताओं के नए काम की बदौलत सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी का रिज़ॉल्यूशन पहली बार एकल-परमाणु सीमा तक पहुंच गया है। Argonne राष्ट्रीय प्रयोगशाला अमेरिका में। इस प्रगति का चिकित्सा और पर्यावरण अनुसंधान सहित विज्ञान के कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा।

अध्ययन के सह-नेता बताते हैं, "एक्स-रे के सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों में से एक सामग्री को चिह्नित करना है।" वाई हला देखा, आर्गोन भौतिक विज्ञानी और प्रोफेसर ओहियो विश्वविद्यालय. "128 साल पहले रोएंटजेन द्वारा इसकी खोज के बाद से, यह पहली बार है कि उनका उपयोग केवल एक परमाणु की अंतिम सीमा पर नमूनों को चिह्नित करने के लिए किया जा सकता है।"

अब तक, विश्लेषण किया जा सकने वाला सबसे छोटा नमूना आकार एक एटोग्राम था, जो लगभग 10,000 परमाणु है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक परमाणु द्वारा उत्पादित एक्स-रे सिग्नल बेहद कमजोर है और पारंपरिक डिटेक्टर इसका पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं हैं।

रोमांचक कोर-स्तर के इलेक्ट्रॉन

अपने काम में, जिसे शोधकर्ता विस्तार से बताते हैं प्रकृति, उन्होंने लोहे या टेरबियम परमाणुओं वाले नमूनों में एक्स-रे-उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों का पता लगाने के लिए एक पारंपरिक एक्स-रे डिटेक्टर में एक तेज धातु टिप जोड़ा। टिप को नमूने से सिर्फ 1 एनएम ऊपर रखा गया है और जो इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं वे कोर-स्तरीय इलेक्ट्रॉन होते हैं - अनिवार्य रूप से प्रत्येक तत्व के लिए अद्वितीय "फिंगरप्रिंट"। इस तकनीक को सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी (एसएक्स-एसटीएम) के रूप में जाना जाता है।

एसएक्स-एसटीएम एक्स-रे रोशनी द्वारा प्रदान की गई रासायनिक संवेदनशीलता के साथ स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोपी के अल्ट्राहाई-स्थानिक रिज़ॉल्यूशन को जोड़ती है। जैसे ही तेज टिप को नमूने की सतह पर ले जाया जाता है, इलेक्ट्रॉन टिप और नमूने के बीच की जगह से सुरंग बनाते हैं, जिससे करंट पैदा होता है। टिप इस धारा का पता लगाती है और माइक्रोस्कोप इसे एक छवि में बदल देता है जो टिप के नीचे परमाणु के बारे में जानकारी प्रदान करता है।

एचएलए बताते हैं, "तात्विक प्रकार, रासायनिक स्थिति और यहां तक ​​कि चुंबकीय हस्ताक्षर एक ही सिग्नल में एन्कोड किए गए हैं, इसलिए यदि हम एक परमाणु के एक्स-रे हस्ताक्षर को रिकॉर्ड कर सकते हैं, तो इस जानकारी को सीधे निकालना संभव है।"

अध्ययन के सह-नेता कहते हैं, एक व्यक्तिगत परमाणु और उसके रासायनिक गुणों की जांच करने में सक्षम होने से विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए गुणों के साथ उन्नत सामग्रियों के डिजाइन की अनुमति मिल जाएगी। वोल्कर रोज़. “हमारे काम में, हमने टेरबियम युक्त अणुओं को देखा, जो दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों के परिवार से संबंधित है, जिसका उपयोग हाइब्रिड और इलेक्ट्रिक वाहनों में इलेक्ट्रिक मोटर, हार्ड डिस्क ड्राइव, उच्च-प्रदर्शन मैग्नेट, पवन टरबाइन जनरेटर, प्रिंट करने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे अनुप्रयोगों में किया जाता है। और उत्प्रेरक. एसएक्स-एसटीएम तकनीक अब बड़ी मात्रा में सामग्री का विश्लेषण किए बिना इन तत्वों का पता लगाने का एक अवसर प्रदान करती है।

नई तकनीक रंग एक्स-रे छवियों को जल्दी और कुशलता से तैयार करती है

एचएलए का कहना है कि पर्यावरण अनुसंधान में, अब बेहद निम्न स्तर तक संभवतः विषाक्त पदार्थों का पता लगाना संभव होगा। वह बताते हैं, "यह बात चिकित्सा अनुसंधान के लिए भी सच है जहां बीमारी के लिए जिम्मेदार बायोमोलेक्यूल्स का परमाणु सीमा पर पता लगाया जा सकता है।" भौतिकी की दुनिया.

टीम का कहना है कि वह अब स्पिंट्रोनिक और क्वांटम अनुप्रयोगों के लिए व्यक्तिगत परमाणुओं के चुंबकीय गुणों का पता लगाना चाहती है। एचएलए बताते हैं, "यह डेटा भंडारण उपकरणों में उपयोग की जाने वाली चुंबकीय मेमोरी, क्वांटम सेंसिंग और क्वांटम कंप्यूटिंग से लेकर कई अनुसंधान क्षेत्रों को प्रभावित करेगा।"

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/synchrotron-x-rays-image-a-single-atom/