Згадка про рентгенівські промені може викликати спогади про зламані кістки або стоматологічні огляди. Але це надзвичайно енергійне світло може показати нам більше, ніж просто наші кістки: воно також використовується для вивчення молекулярного світу, навіть біохімічних реакцій у реальному часі. Одна проблема, однак, полягає в тому, що дослідники ніколи не могли вивчити жодного атома за допомогою рентгенівських променів. До цього часу.
Вчені змогли охарактеризувати окремий атом за допомогою рентгенівських променів. Вони не тільки змогли розрізнити тип атома, який вони бачили (їх було два різних), але й вивчити хімічну поведінку цих атомів.
“Атоми можна візуалізувати за допомогою скануючих зондових мікроскопів, але без рентгенівських променів не можна сказати, з чого вони зроблені. Тепер ми можемо точно визначити тип конкретного атома, один атом за раз, і одночасно виміряти його хімічний стан”, – сказав старший автор дослідження, професор Со Вай Хла з Університету Огайо та Аргонської національної лабораторії.
“Як тільки ми зможемо це зробити, ми зможемо простежити матеріали до граничної межі лише одного атома. Це матиме великий вплив на екологічну та медичну науки і, можливо, навіть дозволить знайти ліки, які можуть мати величезний вплив на людство. Це відкриття змінить світ”.
Дослідникам вдалося відстежити атом заліза та атом тербію – елемента, що входить до складу так званих рідкісноземельних металів. Обидва вони були поміщені у відповідні молекулярні носії. Звичайний рентгенівський детектор був доповнений спеціальним. Останній мав спеціалізований гострий металевий наконечник, який потрібно було розмістити дуже близько до зразка, щоб зібрати електрони, збуджені рентгенівськими променями. На основі вимірювань, зібраних наконечником, команда могла визначити, чи це залізо, чи тербій, і це ще не все.В роботі вдалося відстежити атом заліза та атом тербію, елемента, який входить до складу так званих рідкісноземельних металів. Обидва вони були вставлені у відповідні молекулярні носії. До звичайного рентгенівського детектора додали ще один спеціальний. Останній мав спеціалізований гострий металевий наконечник, який потрібно було розмістити дуже близько до зразка, щоб зібрати збуджені рентгенівським випромінюванням електрони. На основі вимірювань, зібраних наконечником, команда могла визначити, чи це залізо, чи тербій, і це ще не все.
“Ми також визначили хімічний стан окремих атомів, – пояснив Хла. “Порівнюючи хімічний стан атома заліза і атома тербію всередині відповідних молекулярних хостів, ми виявили, що атом тербію, рідкісноземельного металу, є досить ізольованим і не змінює свого хімічного стану, в той час як атом заліза сильно взаємодіє зі своїм оточенням”.
Сигнал, який бачить детектор, порівнюють з відбитками пальців. Це дозволяє дослідникам зрозуміти склад зразка, а також вивчити його фізичні та хімічні властивості. Це може мати вирішальне значення для покращення продуктивності та застосування різноманітних поширених і не дуже матеріалів.
“Використана методика і концепція, підтверджена в цьому дослідженні, відкрили нові горизонти в рентгенології та нанорозмірних дослідженнях, – сказав Толулопе Майкл Аджайї, який є першим автором статті і виконує цю роботу в рамках своєї докторської дисертації. “Більше того, використання рентгенівських променів для виявлення та характеристики окремих атомів може зробити революцію в дослідженнях і дати початок новим технологіям у таких сферах, як квантова інформація, виявлення мікроелементів в екологічних та медичних дослідженнях, якщо назвати декілька. Це досягнення також відкриває шлях до передового приладобудування в галузі матеріалознавства”.
