Ez az első röntgenfelvétel egyetlen atomról

Amikor a röntgensugárzás (kék színű) egy vasatomot (piros golyót a molekula közepén) világít meg, a mag szintű elektronok gerjesztődnek. A röntgensugár által gerjesztett elektronok ezután átfedő atommolekuláris pályákon keresztül a detektorcsúcshoz (szürke) alagútba kerülnek, amelyek elemi és kémiai információkat szolgáltatnak a vasatomról.
Nagyít/ Amikor a röntgensugárzás (kék színű) egy vasatomot (piros golyót a molekula közepén) világít meg, a mag szintű elektronok gerjesztődnek. A röntgensugár által gerjesztett elektronok ezután átfedő atomi/molekuláris pályákon keresztül a detektorcsúcshoz (szürke) alagútba kerülnek, amelyek elemi és kémiai információkat szolgáltatnak a vasatomról.

Saw-Wai Hla

Ahogy Hla megjegyzi, a fizikusok ma már rutinszerűen leképezhetik az atomokat pásztázószondás mikroszkóppal. Ezek által dolgozni nagyon éles hegyet futtatunk egy felületen, és a felület képét a csúcsról leolvasott jelből alakítjuk ki – hasonlóan ahhoz, hogy egy lemezjátszó leolvassa a lemez barázdáit, hogy hangot játsszon le. Az első ilyen technikát, a pásztázó alagútmikroszkópiát (STM), az IBM kutatói fejlesztették ki 1981-ben. Az STM kvantummechanikai alagúthatásokra támaszkodik. Miközben a mikroszkóp hegyét egy felületen pásztázzák, az elektronok a csúcsból a felszínbe vándorolnak. Az alagútáram mérésre kerül, és képpé alakítható. (Szórakoztató tény: 1989-ben

IBM kutatók STM-et használt az "IBM" betűzésére, 35 xenon atomot használva nikkel hordozón.)

A Hla az elmúlt 12 évben az STM röntgensugaras változatának kifejlesztésén dolgozik: a szinkrotron röntgen-szkennelés alagútmikroszkóp, vagy SX-STM, amely lehetővé teszi a tudósok számára az atom típusának és kémiai azonosítását állapot. A röntgensugaras képalkotási módszereket, például a szinkrotronsugárzást, széles körben alkalmazzák számtalan tudományágban, beleértve a művészetet és a régészetet is. De az eddigi legkisebb mennyiség, amely röntgenfelvétellel készíthető, egy attogram, vagyis nagyjából 10 000 atom. Ennek az az oka, hogy egyetlen atom röntgensugárzása túl gyenge ahhoz, hogy kimutatható legyen – egészen mostanáig.

Az SX-STM ötvözi a hagyományos szinkrotronsugárzást a kvantum-alagúttal. A legtöbb szinkrotronsugárzási kísérletben használt hagyományos röntgendetektort egy másik típusú detektorral helyettesíti: a A mintához rendkívül közel elhelyezett éles fémhegy, annál jobban összegyűjti a gerjesztett állapotba tolt elektronokat röntgensugarak.

(Balra) Egy gyűrű alakú szupramolekula képe, ahol csak egy Fe atom van jelen a teljes gyűrűben. (Jobbra) Csak egy Fe atom röntgensugara.
Nagyít/ (Balra) Egy gyűrű alakú szupramolekula képe, ahol csak egy Fe atom van jelen a teljes gyűrűben. (Jobbra) Csak egy Fe atom röntgensugara.

Saw-Wai Hla

Hla-val et al.módszere szerint a röntgensugarak elérik a mintát, és gerjesztik a magelektronokat, amelyek aztán alagúttal jutnak el a detektor hegyéhez. A magelektronok fotoabszorpciója egyfajta elemi ujjlenyomatként szolgál az anyagban lévő atomok típusának azonosításához. A csapat az Argonne's Advanced Photon Source XTIP nyalábvonalán tesztelte módszerét, egy vasatomot és egy terbiumatomot (amelyeket szupramolekulákba helyeztek be, amelyek gazdaszervezetként szolgáltak).

És ez még nem minden. "Az egyes atomok kémiai állapotát is kimutattuk" - mondta Hla. „Egy vasatom és egy terbiumatom kémiai állapotának összehasonlításával a megfelelő molekuláris gazdákban azt találjuk, hogy a terbiumatom, egy ritkaföldfém meglehetősen elszigetelt, és nem változtatja meg kémiai állapotát, miközben a vasatom erős kölcsönhatásba lép a környezetével." Emellett Hla csapata kifejlesztett egy másikat is az úgynevezett röntgensugár-gerjesztett rezonancia alagút (X-ERT), amely lehetővé teszi számukra egyetlen molekula orbitálisának orientációját egy anyagon. felület.

DOI: Természet, 2023. 10.1038/s41586-023-06011-w (A DOI-król).

A lista képe: Saw-Wai Hla

Legújabb blogbejegyzés

Segíthet-e a Street Art növelni a környék ingatlanértékeit?
September 04, 2023

A New York-i Greenwich Village egyik posztergyermeke, aki arról szólt, hogy a művészet átalakíthatja a környéket. Egykor egy bohém enklávé volt, me...

A börtönmunkát használó cégek több ezer silány sisakot készítettek amerikai csapatok számára
September 04, 2023

Lehet, hogy a sisakok nem olyan régiek, mint maga a háború, de nem véletlen, hogy kevesebb mint 25 évvel az első feljegyzett háború után történelmi...

Az űrből érkező furcsa jelek a forgó gyémántpor következményei lehetnek
September 04, 2023

Lucy az égen nanogyémántokkal. Jane Greaves csillagász nem gyémántokat vagy furcsa mikrohullámú sugárzást keresett. Amit igazán látni akart, az a ...