싱크로트론 X-선 이미지 단일 원자 – Physics World

싱크로트론 X선 주사 터널링 현미경의 해상도가 처음으로 단일 원자 한계에 도달했습니다. 아르곤 국립 연구소 (Argonne National Laboratory) 미국에서. 이러한 발전은 의학 및 환경 연구를 포함한 많은 과학 분야에서 중요한 의미를 가질 것입니다.

"X선의 가장 중요한 응용 중 하나는 재료를 특성화하는 것입니다."라고 연구 공동 리더는 설명합니다. 와이 흘라(Saw Wai Hla), 아르곤 물리학자이자 교수 오하이오 대학. "128년 전 Roentgen이 발견한 이래 단 하나의 원자라는 궁극적인 한계에서 샘플을 특성화하는 데 사용할 수 있는 것은 이번이 처음입니다."

지금까지 분석할 수 있는 가장 작은 샘플 크기는 약 10,000개의 원자인 아토그램(attogram)이었습니다. 이는 단일 원자에서 생성되는 X선 신호가 매우 약하고 기존 검출기가 이를 검출할 만큼 민감하지 않기 때문입니다.

흥미로운 핵심 수준 전자

연구자들이 자세히 설명하는 연구에서 자연, 그들은 철이나 테르븀 원자가 포함된 샘플에서 X선 ​​여기 전자를 감지하기 위해 기존 X선 검출기에 날카로운 금속 팁을 추가했습니다. 팁은 샘플 바로 위 1nm 위에 위치하며 여기된 전자는 코어 수준 전자, 즉 본질적으로 각 요소에 고유한 "지문"입니다. 이 기술은 싱크로트론 X선 주사 터널링 현미경(SX-STM)으로 알려져 있습니다.

SX-STM은 주사 터널링 현미경의 초고공간 분해능과 X선 조명이 제공하는 화학적 감도를 결합합니다. 날카로운 팁이 샘플 표면을 가로질러 이동하면 전자가 팁과 샘플 사이의 공간을 통해 터널링되어 전류가 생성됩니다. 팁은 이 전류를 감지하고 현미경은 이를 팁 아래 원자에 대한 정보를 제공하는 이미지로 변환합니다.

Hla는 "원소 유형, 화학적 상태, 심지어 자기 신호도 동일한 신호로 인코딩됩니다. 따라서 원자 하나의 X선 신호를 기록할 수 있다면 이 정보를 직접 추출하는 것이 가능합니다."라고 Hla는 설명합니다.

개별 원자와 그 화학적 특성을 조사할 수 있으면 특정 응용 분야에 맞게 조정된 특성을 가진 고급 재료를 설계할 수 있다고 연구 공동 리더는 덧붙였습니다. 볼커 로즈. “우리 연구에서 우리는 하이브리드 및 전기 자동차의 전기 모터, 하드 디스크 드라이브, 고성능 자석, 풍력 터빈 발전기, 인쇄 가능한 전자 장치와 같은 응용 분야에 사용되는 희토류 원소 계열에 속하는 테르븀을 함유한 분자를 조사했습니다. 및 촉매. SX-STM 기술은 이제 많은 양의 재료를 분석할 필요 없이 이러한 요소를 탐색할 수 있는 방법을 제공합니다."

새로운 기술은 컬러 X선 이미지를 빠르고 효율적으로 생성합니다.

환경 연구에서 이제 독성 물질을 극도로 낮은 수준까지 추적하는 것이 가능해질 것이라고 Hla는 덧붙입니다. “질병을 일으키는 생체분자를 원자 한계에서 검출할 수 있는 의학 연구에서도 마찬가지입니다.”라고 그는 말합니다. 물리 세계.

연구팀은 이제 스핀트로닉 및 양자 응용을 위해 개별 원자의 자기적 특성을 탐구하고 싶다고 말했습니다. Hla는 “이것은 데이터 저장 장치에 사용되는 자기 메모리, 양자 감지 및 양자 컴퓨팅 등 여러 연구 분야에 영향을 미칠 것입니다.”라고 설명합니다.

• SEO 기반 콘텐츠 및 PR 배포. 오늘 증폭하십시오.
• PlatoData.Network 수직 생성 Ai. 자신에게 권한을 부여하십시오. 여기에서 액세스하십시오.
• PlatoAiStream. 웹3 인텔리전스. 지식 증폭. 여기에서 액세스하십시오.
• 플라톤ESG. 자동차 / EV, 탄소, 클린테크, 에너지, 환경, 태양광, 폐기물 관리. 여기에서 액세스하십시오.
• BlockOffsets. 환경 오프셋 소유권 현대화. 여기에서 액세스하십시오.
• 출처: https://physicsworld.com/a/synchrotron-x-rays-image-a-single-atom/