ПОЛУЧЕН ПЕРВЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ СНИМОК ВСЕГО ОДНОГО АТОМА

Дата публикации: 05 июня 2023

Группа ученых из США впервые в мире получила рентгеновский сигнал всего одного атома, сообщает Университет Огайо. Это достижение, описанное в журнале Nature, может изменить подход к обнаружению материалов.

На сегодняшний день наименьшее количество, которое можно просканировать с помощью рентгеновского излучения – около 10 тысяч атомов или более. Это связано с тем, что рентгеновский сигнал, создаваемый атомом, чрезвычайно слаб, поэтому обычные детекторы рентгеновского излучения не могут его обнаружить.

«Атомы можно регулярно визуализировать с помощью сканирующих зондовых микроскопов, но без рентгеновских лучей невозможно сказать, из чего они сделаны. Теперь мы можем точно определять тип конкретного атома – по одному атому за раз – и одновременно измерять его химическое состояние», – объясняет Со Вай Хла, руководитель исследования, директор Института наноразмерных и квантовых явлений в Университете Огайо. 

В своим исследовании ученые использовали специально созданный синхротронный рентгеновский прибор на линии луча XTIP Advanced Photon Source и Центра наноразмерных материалов в Аргоннской национальной лаборатории.

Для демонстрации команда выбрала атом железа и атом тербия, вставленные в соответствующие молекулы-хозяева. Чтобы обнаружить рентгеновский сигнал одного атома, ученые дополнили обычные рентгеновские детекторы специальным детектором, состоящим из острого металлического наконечника, расположенного в непосредственной близости от образца, для сбора возбужденных рентгеновским излучением электронов. Этот метод известен как синхротронная рентгеновская сканирующая туннельная микроскопия (SX-STM). Он работает за счет фотопоглощения электронов основного уровня.

С помощью этого метода команда также определила химические состояния отдельных атомов. «Сравнивая химические состояния атома железа и атома тербия внутри соответствующих молекулярных матриц, мы обнаруживаем, что атом тербия, редкоземельного металла, довольно изолирован и не меняет своего химического состояния, в то время как атом железа сильно взаимодействует с его окружением», – поясняют авторы работы. 

Многие редкоземельные материалы используются в повседневных устройствах, таких как мобильные телефоны, компьютеры и телевизоры. Эти материалы чрезвычайно важны для создания и развития технологий. Благодаря новому открытию ученые теперь могут определить не только тип элемента, но и его химическое состояние, что позволит им лучше манипулировать атомами внутри различных материалов.

[Иллюстрация: Saw-Wai Hla] Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

Поделиться: