Синхротронне рентгенівське випромінювання відображає один атом – Physics World

Завдяки новій роботі дослідників із Аргонна Національна лабораторія в США. Цей прогрес матиме важливі наслідки в багатьох галузях науки, включаючи медичні та екологічні дослідження.

«Одне з найважливіших застосувань рентгенівського випромінювання — це характеристика матеріалів», — пояснює співкерівник дослідження Побачив Вай Хла, аргонський фізик і професор Університет Огайо. «З моменту відкриття 128 років тому Рентгеном це перший випадок, коли їх можна використовувати для характеристики зразків на кінцевій межі лише одного атома».

Досі найменшим розміром зразка, який можна було проаналізувати, була аттограма, яка становить близько 10,000 XNUMX атомів. Це пояснюється тим, що рентгенівський сигнал, створюваний одним атомом, надзвичайно слабкий, а звичайні детектори недостатньо чутливі, щоб його виявити.

Збудливі електрони основного рівня

У своїй роботі, яку дослідники детально описують в природа, вони додали гострий металевий наконечник до звичайного рентгенівського детектора для виявлення збуджених рентгенівськими променями електронів у зразках, що містять атоми заліза або тербію. Наконечник розміщений лише на 1 нм над зразком, і електрони, які збуджуються, є електронами рівня ядра – по суті, «відбитками пальців», унікальними для кожного елемента. Цей метод відомий як синхротронна рентгенівська скануюча тунельна мікроскопія (SX-STM).

SX-STM поєднує в собі надвисоку просторову роздільну здатність скануючої тунельної мікроскопії та хімічну чутливість, яку забезпечує рентгенівське освітлення. Коли гострий наконечник переміщується по поверхні зразка, електрони тунелюють через простір між наконечником і зразком, створюючи струм. Наконечник виявляє цей струм, і мікроскоп перетворює його на зображення, яке надає інформацію про атом під наконечником.

«Тип елемента, хімічний стан і навіть магнітні сигнатури закодовані в одному сигналі, — пояснює Хла, — тому, якщо ми можемо записати рентгенівський сигнатур одного атома, можна отримати цю інформацію безпосередньо».

«Можливість досліджувати окремий атом і його хімічні властивості дозволить розробляти передові матеріали з властивостями, налаштованими на конкретні застосування», додає співкерівник дослідження Фолкер Роуз. «У нашій роботі ми розглядали молекули, що містять тербій, який належить до сімейства рідкоземельних елементів, які використовуються в таких додатках, як електродвигуни в гібридних і електричних транспортних засобах, жорсткі диски, високопродуктивні магніти, генератори вітрових турбін, електроніка для друку. і каталізатори. Техніка SX-STM тепер надає можливість досліджувати ці елементи без необхідності аналізувати великі обсяги матеріалу».

Нова техніка швидко та ефективно створює кольорові рентгенівські зображення

У дослідженнях навколишнього середовища тепер можна буде відстежувати ймовірно токсичні матеріали аж до надзвичайно низьких рівнів, додає Hla. «Те саме стосується медичних досліджень, у яких біомолекули, відповідальні за захворювання, можуть бути виявлені на атомній межі», — каже він. Світ фізики.

Команда каже, що тепер вона хоче вивчити магнітні властивості окремих атомів для спінтронних і квантових застосувань. «Це вплине на численні галузі досліджень, від магнітної пам’яті, яка використовується в пристроях зберігання даних, квантового зондування та квантових обчислень, і це лише деякі», — пояснює Хла.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. Автомобільні / електромобілі, вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/synchrotron-x-rays-image-a-single-atom/