A fost realizată prima scanare cu raze X a unui atom

Atunci când vorbim despre radiografii, ne gândim la oase rupte sau controale dentare. Dar razele X ne pot arăta mai mult decât oase: sunt folosite și pentru a studia lumea moleculară, chiar și reacțiile biochimice în timp real. O problemă, totuși, este că cercetătorii nu au reușit niciodată să facă radiografia unui atom singular. Până acum.

Acum, oamenii de știință au reușit să caracterizeze un atom singular folosind raze X. Nu numai că au reușit să distingă tipul de atom pe care îl vedeau (au fost doi atomi diferiți), dar au reușit să studieze și comportamentul chimic pe care îl prezentau acești atomi.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

„Atomii pot fi fotografiați în mod obișnuit cu microscoape cu sondă de scanare; dar fără raze X, nu se poate spune din ce sunt alcătuiți. Acum putem detecta exact tipul unui anumit atom, câte un atom odată, și putem măsura simultan starea chimică a acestuia”, a spus autorul principal al studiului, profesorul Saw Wai Hla, de la Universitatea din Ohio (SUA) și de la Laboratorul Național Argonne (SUA).

„Odată ce suntem capabili să facem asta, putem urmări materialele până la limita finală a unui singur atom. Acest lucru va avea un impact mare asupra științelor de mediu și medicale și poate chiar va găsi un leac care poate avea un impact uriaș pentru omenire. Această descoperire va transforma lumea”, spune el.

Cum a fost realizată radiografia unui atom singular?

Radiografia unui atom singular a reușit să urmărească un atom de fier și unul de terbiu, un element care face parte din așa-numitele metale din pământuri rare. Ambii atomi au fost inserați în gazdele lor moleculare. Un detector de raze X convențional a fost completat cu unul special.

Acesta din urmă avea un vârf de metal ascuțit specializat, care trebuia plasat foarte aproape de mostră pentru a colecta electronii excitați de razele X. Din măsurătorile colectate de vârf, echipa a putut spune dacă atomul a fost de fier sau de terbiu și nu numai asta.

„Am detectat și stările chimice ale atomilor individuali. Prin compararea stărilor chimice ale unui atom de fier și ale unui atom de terbiu din interiorul gazdelor moleculare corespunzătoare, aflăm că atomul de terbiu, un metal din pământuri rare, este mai degrabă izolat și nu își schimbă starea chimică, în timp ce atomul de fier interacționează puternic cu mediul înconjurător”, a explicat Hla.

Semnalul văzut de detector a fost comparat cu amprentele digitale. Acesta le permite cercetătorilor să înțeleagă compoziția unei probe, precum și să studieze proprietățile fizice și chimice ale acesteia. Acest lucru ar putea fi esențial pentru îmbunătățirea performanței și pentru aplicații la o varietate de materiale comune și mai puțin comune, scrie IFL Science.

Studiul ar putea avea aplicații multiple

„Tehnica utilizată și conceptul dovedit în acest studiu au pus noi baze pentru știința razelor X și pentru studiile la scară nanometrică”, a spus Tolulope Michael Ajayi, care este autor coordonator al lucrării și care face această cercetare ca parte a tezei sale de doctorat.

„Mai mult, utilizarea razelor X pentru a realiza radiografia unui atom singular ar putea revoluționa cercetarea și ar putea duce la dezvoltarea de noi tehnologii în domenii precum informațiile cuantice și detectarea oligoelementelor în cercetarea de mediu și medicală. Această realizare deschide, de asemenea, drumul către instrumentarea avansată a științei materialelor”, a încheiat Ajayi.

Studiul este publicat în revista Nature.

Vă recomandăm să citiți și:

O echipă din Hong Kong a obținut o eficiență record cu celule solare organice

Cercetătorii au aflat, în sfârșit, de ce stimularea magnetică poate ameliora depresia

Unul dintre cele mai faimoase experimente științifice ar fi fost ilustrat greșit

Inginerii au reușit să producă energie „curată” din umiditatea din aer