Kvantová ihla zachytila prvý röntgenový obraz jediného atómu
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 7. 6. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Tím výskumníkov z univerzity v Ohio zachytil prvý röntgenový „obraz“ jediného atómu. To vedcom umožňuje študovať materiály a ich chemické stavy s väčším rozlíšením ako kedykoľvek predtým.
Zachytenie obrazu atómov nie je novinkou. Vedci to už roky dokážu pomocou takzvaných mikroskopov so skenovacou sondou, ktoré používajú elektricky nabitý hrot ihly ostrý ako atóm na skúmanie povrchov materiálov v nanorozmeroch vďaka kvantovo mechanickým interakciám, ktoré spôsobujú tok elektrónov medzi hrotom a atómami na povrchu.
Problémom je rozlišovacia schopnosť. Vedci chcú nielen vidieť atómy, ale chcú vedieť o ich chemickom stave v mierke jednotlivých atómov. Na to sú potrebné röntgenové lúče, ale súčasné zariadenia na báze röntgenového žiarenia dokážu rozlišovať len do veľkosti atogramu alebo jednej milióntiny bilióntiny gramu, ktorá pozostáva z približne 10 000 atómov.
Aby to tím z univerzity v Ohio, pod vedením profesora fyziky Saw Wai Hla, prekonal, vložil jednotlivé atómy železa a terbia do matrice prstencovitých supramolekúl. Potom vedci použili techniku nazývanú ako synchrotrónová röntgenová skenovacia tunelová mikroskopia (SX-STM). Tá kombinuje základnú mechaniku mikroskopu so skenovacou sondou s röntgenovým žiarením produkovaným atómovým urýchľovačom nazývaným ako synchrotrón.
Vzniká tak röntgenové spektrum, ktoré zaznamenáva, ako sú röntgenové lúče absorbované citovanými elektrónmi na úrovni jadra. Zjednodušene povedané, fotoabsorpcia je odtlačok prsta jednotlivých atómov železa a terbia jasne oddelený od stopových prvkov v okolí.
„Atómy sa dajú bežne zobrazovať pomocou mikroskopov so skenovacou sondou, ale bez röntgenového žiarenia sa nedá povedať, z čoho sa skladajú,“ povedal Hla. „Teraz môžeme presne zistiť typ konkrétneho atómu, jeden atóm za druhým, a zároveň môžeme merať jeho chemický stav. Keď to dokážeme, môžeme sledovať materiály až po konečnú hranicu jedného atómu. Bude to mať veľký vplyv na environmentálne a lekárske vedy a možno sa dokonca podarí nájsť liek, ktorý môže mať obrovský vplyv na ľudstvo. Tento objav zmení svet“.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Nature.
