Synchrotron X-rays mencitrakan satu atom – Dunia Fisika

Resolusi mikroskop terowongan pemindaian sinar-X sinkrotron telah mencapai batas atom tunggal untuk pertama kalinya, berkat karya baru para peneliti di Argonne National Laboratory di Amerika. Kemajuan ini akan mempunyai implikasi penting dalam banyak bidang ilmu pengetahuan, termasuk penelitian medis dan lingkungan.

“Salah satu penerapan sinar-X yang paling penting adalah untuk mengkarakterisasi material,” jelas salah satu pemimpin penelitian Melihat Wai Hla, fisikawan Argonne dan profesor di Universitas Ohio. “Sejak penemuannya 128 tahun lalu oleh Roentgen, ini adalah pertama kalinya mereka dapat digunakan untuk mengkarakterisasi sampel pada batas akhir hanya satu atom.”

Hingga saat ini, ukuran sampel terkecil yang dapat dianalisis adalah attogram, yaitu sekitar 10,000 atom. Hal ini karena sinyal sinar-X yang dihasilkan oleh satu atom sangat lemah dan detektor konvensional tidak cukup sensitif untuk mendeteksinya.

Elektron tingkat inti yang menarik

Dalam pekerjaan mereka, yang dirinci oleh para peneliti Alam, mereka menambahkan ujung logam tajam ke detektor sinar-X konvensional untuk mendeteksi elektron yang tereksitasi sinar-X dalam sampel yang mengandung atom besi atau terbium. Ujungnya ditempatkan hanya 1 nm di atas sampel dan elektron yang tereksitasi adalah elektron tingkat inti – pada dasarnya “sidik jari” yang unik untuk setiap elemen. Teknik ini dikenal dengan nama synchrotron X-ray scanning tunneling microscopy (SX-STM).

SX-STM menggabungkan resolusi spasial ultra tinggi dari pemindaian mikroskop terowongan dengan sensitivitas kimia yang dihasilkan oleh pencahayaan sinar-X. Saat ujung tajam digerakkan melintasi permukaan sampel, elektron menembus ruang antara ujung dan sampel, menciptakan arus. Ujungnya mendeteksi arus ini dan mikroskop mengubahnya menjadi gambar yang memberikan informasi tentang atom di bawah ujungnya.

“Jenis unsur, keadaan kimia, dan bahkan tanda magnetiknya dikodekan dalam sinyal yang sama,” jelas Hla, “jadi jika kita dapat merekam tanda sinar-X sebuah atom, informasi ini dapat diambil secara langsung.”

Mampu menyelidiki atom individu dan sifat kimianya akan memungkinkan desain material canggih dengan sifat yang disesuaikan dengan aplikasi spesifik, tambah rekan pemimpin studi Volker Rose. “Dalam pekerjaan kami, kami mengamati molekul yang mengandung terbium, yang termasuk dalam keluarga unsur tanah jarang, yang digunakan dalam aplikasi seperti motor listrik pada kendaraan hibrida dan listrik, hard disk drive, magnet berperforma tinggi, generator turbin angin, barang elektronik yang dapat dicetak. dan katalis. Teknik SX-STM kini memberikan jalan untuk mengeksplorasi elemen-elemen ini tanpa perlu menganalisis material dalam jumlah besar.”

Teknik baru menghasilkan gambar sinar-X berwarna dengan cepat dan efisien

Dalam penelitian lingkungan, kini dimungkinkan untuk melacak kemungkinan bahan beracun hingga tingkat yang sangat rendah, tambah Hla. “Hal yang sama berlaku untuk penelitian medis di mana biomolekul yang menyebabkan penyakit dapat dideteksi pada batas atom,” ujarnya Dunia Fisika.

Tim tersebut mengatakan sekarang mereka ingin mengeksplorasi sifat magnetik atom individu untuk aplikasi spintronik dan kuantum. “Hal ini akan berdampak pada berbagai bidang penelitian, mulai dari memori magnetik yang digunakan dalam perangkat penyimpanan data, penginderaan kuantum, komputasi kuantum, dan masih banyak lagi,” jelas Hla.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Otomotif / EV, Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• BlockOffset. Modernisasi Kepemilikan Offset Lingkungan. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/synchrotron-x-rays-image-a-single-atom/