دانشمندان اولین تصویر پرتو ایکس جهان از یک اتم را ساختند

دانشمندان دانشگاه اوهایو و دانشگاه ایلینوی به لطف استفاده از فناوری اشعه ایکس توانستند تصویری خیره کننده از یک اتم به دست آورند. این در گزارش شده است بیانیه مطبوعاتی دانشگاه اوهایو

از زمان کشف اشعه ایکس در اواخر دهه 1800، آنها به ابزاری مهم در بسیاری از زمینه ها تبدیل شده اند. این یک نوع تابش الکترومغناطیسی با انرژی بسیار بالا و طول موج کوتاه است و توانایی آن در نفوذ به ماده باعث می شود این پرتو برای تصویربرداری در پزشکی، علم مواد، باستان شناسی و اخترفیزیک بسیار مفید باشد.

روش‌های سنتی تشخیص اشعه ایکس، با این حال، بر تعامل پرتوهای ایکس با بسیاری از اتم‌های نمونه برای تولید یک سیگنال قابل تشخیص تکیه دارند. این به این دلیل است که سیگنال تولید شده توسط یک اتم بسیار ضعیف است، بنابراین تشخیص آن از نویز پس زمینه دشوار است.

استاندارد قبلی برای کمترین مقداری که می توانست با اشعه ایکس روشن شود 10 اتم بود و در مقایسه با آن، این دستاورد انقلابی است. این به طور بالقوه می تواند شیوه کشف مواد توسط دانشمندان و محققان را متحول کند. برای مطالعه خود، دانشمندان اتمی از آهن و تربیوم را انتخاب کردند.

آشکارسازهای اشعه ایکس معمولی با یک نوک فلزی تیز همراه با میکروسکوپ تونلی روبشی اشعه ایکس سنکروترون (SX-STEM)، که عمدتاً برای تصویربرداری در مقیاس نانو و خصوصیات مواد استفاده می‌شود، برای شناسایی الکترون‌های برانگیخته با اشعه ایکس از اتم‌های منفرد اصلاح شدند.

به زبان ساده، SX-STEM به دانشمندان اجازه می دهد تا از اشعه ایکس برای دیدن عناصر موجود در یک ماده و درک ترکیب شیمیایی آن استفاده کنند. این امر با برانگیختن (یا انرژی بخشیدن به) الکترون های هسته اتم اتفاق می افتد. هنگامی که الکترون ها اشعه ایکس را جذب می کنند و برانگیخته می شوند، اثر انگشت منحصر به فردی ایجاد می کنند. به لطف این اثر، دانشمندان نوع عناصر موجود در مواد مورد مطالعه را تعیین می کنند.

این تیم دریافت که طیف جذب اشعه ایکس نشانه های منحصر به فردی را نشان می دهد که مربوط به اتم های آهن و تربیوم است. دانشمندان علاوه بر این از روش تونل زنی تشدید اشعه ایکس (X-ERT) برای توصیف حالات شیمیایی اتم ها استفاده کردند و اتم آهن غالب را کشف کردند.

جالب توجه است، محققان متوجه شدند که سیگنال اشعه ایکس تنها زمانی قابل تشخیص است که نوک تخصصی در مجاورت اتم قرار گیرد. این امر تأیید می‌کند که تشخیص بسیار محلی و متمرکز بر اتم مورد علاقه محققان است و امکان توصیف و تحلیل دقیق خواص و رفتار اتم را فراهم می‌کند.

این دستاورد تابش اشعه ایکس سنکروترون را با فرآیند تونل زنی کوانتومی ترکیب می کند تا نشانه اشعه ایکس یک اتم منفرد را آشکار کند و بسیاری از خطوط تحقیقاتی جالب از جمله مطالعه خواص کوانتومی و مغناطیسی فقط یک اتم با استفاده از اشعه ایکس سنکروترون را باز می کند. تابش، دانشمندان گزارش می دهند.

همچنین بخوانید:

• ستاره شناسان سیاه چاله ای را یافته اند که یک جت پرتو ایکس از خود ساطع می کند
• دانشمندان با استفاده از موچین های نوری با اتم ها بیسبال بازی کردند