Вчені зробили перший в історії рентгенівський знімок одного атома

Зображення на атомному рівні з'явилися в середині 1950-х років і відтоді стрімко розвиваються. У 2008 році фізики успішно використали електронний мікроскоп для зображення одного атома водню. П'ять років потому вчені змогли зазирнути всередину атома водню за допомогою "квантового мікроскопа", що призвело до першого прямого спостереження електронних орбіталей. І ось тепер ми маємо перший рентгенівський знімок окремого атома, зроблений вченими з Університету Огайо, Аргонської національної лабораторії та Університету Іллінойсу в Чикаго.

Дивіться також Науковці зафіксували рідкісний розпад бозона Хіггса, який може змінити наше уявлення про Всесвіт

Що відомо

На сьогодні найменша кількість атомів, яку можна просканувати за допомогою рентгенівського випромінювання, становила близько 10 000. Це пов'язано з тим, що рентгенівський сигнал, створюваний атомом, надзвичайно слабкий. Атоми можна візуалізувати за допомогою скануючих зондових мікроскопів, але без рентгенівських променів неможливо сказати, з чого вони складаються.

З цієї причини нещодавнє відкриття, коли вдалося точно визначити тип конкретного атома й одночасно виміряти його хімічний стан, вважається проривом. Розуміння хімічного стану окремих атомів дасть змогу краще маніпулювати ними всередині різних матеріалів.

Зображення молекули у формі кільця та рентгенівська сигнатура одного атома Fe / Фото Університет Огайо

Це матиме великий вплив на квантову інформацію, матеріалознавство, екологічні та медичні науки й, можливо, навіть допоможе знайти ліки, які змінять світ,
– каже керівник дослідження Со Вай Хла, який працював над технологією 12 років.

Автори використовували спеціально створений синхротронний рентгенівський прилад XTIP Advanced Photon Source. Для демонстрації команда вибрала атом заліза та атом тербію всередині молекул.

Звичайні рентгенівські детектори доповнили спеціальним детектором для збору збуджених рентгенівським випромінюванням електронів. Рентгенівська спектроскопія запускається фотопоглинанням електронів основного рівня, що залишає відбитки атомів. За словами Хла, спектри подібні до відбитків пальців, кожен з яких унікальний і здатний точно показати, що за атом перед нами.