Mąstymas apie rentgeno spindulius gali sukelti prisiminimus apie lūžusius kaulus ar dantų tyrimus. Tačiau ši labai aktyvi šviesa gali mums parodyti ne tik mūsų kaulus: ji taip pat naudojama tiriant molekulinį pasaulį ir net biochemines reakcijas realiuoju laiku. Tačiau viena problema yra ta, kad mokslininkai niekada negalėjo ištirti nė vieno atomo naudojant rentgeno spindulius. Iki šiol.

Mokslininkai sugebėjo apibūdinti vieną atomą naudodami rentgeno spindulius. Jie ne tik galėjo atskirti matomų atomų tipą (buvo du skirtingi atomai), bet ir ištirti šių atomų cheminį elgesį.

„Atomai gali būti reguliariai vaizduojami naudojant skenuojančius mikroskopus, bet be vieno ir tuo pačiu metu galime išmatuoti jų cheminę būseną pareiškimas.

„Kai galėsime tai padaryti, galėsime atsekti medžiagas iki galutinės ribos – tik vieno atomo. Tai turės didžiulį poveikį aplinkos ir medicinos mokslui ir galbūt bus rastas vaistas, galintis turėti didžiulį poveikį žmonijai. Šis atradimas pakeis pasaulį“.

Darbe pavyko atsekti geležies atomą ir terbio atomą – elementą, kuris yra vadinamųjų retųjų žemių metalų dalis. Abu yra įterpti į savo molekulinius šeimininkus. Įprastas rentgeno detektorius papildytas papildomu specialiu detektoriumi. Pastarasis turėjo specializuotą aštrų metalinį antgalį, kuris turėjo būti dedamas arti mėginio, kad būtų surinkti rentgeno spindulių sužadinti elektronai. Remdamasi partijos surinktais matavimais, komanda galėjo nustatyti, ar tai geležis, ar terbis, ir tai dar ne viskas.

„Mes taip pat atradome atskirų atomų chemines būsenas”, – paaiškino Hala. „Palyginus geležies atomo ir terbio atomo chemines būsenas jų molekuliniuose šeimininkuose, matome, kad terbio atomas, retųjų žemių metalas, yra gana izoliuotas ir nekeičia savo cheminės būsenos, o geležies atomas stipriai sąveikauja su savo atomais. . Vandenynas.”

Detektoriaus matomas signalas buvo lyginamas su piršto atspaudu. Tai leidžia tyrėjams suprasti mėginio sudėtį, taip pat ištirti jo fizines ir chemines savybes. Tai gali būti labai svarbu gerinant įvairių įprastų ir neįprastų medžiagų veikimą ir pritaikymą.

„Šiame tyrime naudojama technika ir koncepcija atvėrė naujus horizontus rentgeno ir nanoskalės tyrimų srityje“, – sakė Tolulope Michael Ajayi, pirmasis šio dokumento autorius ir atliekantis šį darbą kaip savo daktaro disertacijos dalį. „Be to, rentgeno spindulių naudojimas atskiriems atomams aptikti ir apibūdinti gali pakeisti mokslinius tyrimus ir sukurti naujas technologijas tokiose srityse kaip kvantinė informacija ir mikroelementų aptikimas aplinkos ir medicinos tyrimuose. Šis pasiekimas taip pat atveria kelią naujiems mokslo įrankiai.“ Pažangios medžiagos.

Tyrimas publikuojamas žurnale gamta.

Ankstesnė šio straipsnio versija buvo paskelbta 2023 m. gegužės mėn.