Вот первый в мире X

Dec 04, 2023

«Hearst Magazines и Yahoo могут получать комиссию или доход от продажи некоторых товаров по этим ссылкам».

На протяжении десятилетий наука становилась все лучше и лучше в понимании ранее невидимого, захватывая микроскопический мир атомов — строительных блоков всего.

В новой статье ученые из Университета Огайо, Аргоннской национальной лаборатории и Университета Иллинойса-Чикаго впервые просвечивали одиночный атом рентгеновским излучением.

Рентгеновское излучение атомов поможет ученым лучше понять их химическое состояние, что может привести к прогрессу в медицине и технологиях.

Атомы составляют всё, поэтому вполне логично, что учёные хотят изобразить их всеми возможными способами. Например, в 2008 году физики получили изображение атома водорода с помощью электронного микроскопа. В 2013 году ученые увидели электроны атома с помощью квантового микроскопа. А в 2018 году студент Оксфордского университета даже сфотографировал атом с помощью купленной в магазине камеры.

Теперь ученые из Университета Огайо, Аргоннской национальной лаборатории и Университета Иллинойса-Чикаго просвечивали первый атом рентгеновским излучением. Это революционное достижение, поскольку понимание атома в его самых мельчайших проявлениях может привести к прогрессу в медицине и науках об окружающей среде.

Рентгеновские лучи хорошо подходят для исследования атомов, поскольку распределение их длин волн имитирует размер атома. Но до этой демонстрации, опубликованной в среду в журнале Nature, самый маленький из возможных рентгеновских лучей имел разрешение только для того, чтобы сделать изображения четкими до размера аттограмма, или около 10 000 атомов. В то время рентгеновское излучение атома считалось слишком слабым, чтобы его можно было обнаружить. Но все изменилось.

«Атомы можно регулярно получать изображения с помощью сканирующего зондового микроскопа, но без рентгеновских лучей невозможно сказать, из чего они состоят», — заявил в своем заявлении ведущий автор Университета Огайо Со Вай Хла. «Теперь мы можем точно определить тип конкретного атома, по одному атому за раз, и одновременно измерить его химическое состояние».

В демонстрации Хла и его команда использовали атом железа (Fe) и атом тербия (Tb) — оба размещены в супрамолекуле-хозяине — и сложный метод, известный как синхротронная рентгеновская сканирующая туннельная микроскопия (SX-STM). Этот процесс заключается в проведении острым кончиком по поверхности и создании изображения от кончика (что мало чем отличается от иглы для пластинок, считывающей канавки виниловых пластинок, отмечает Ars Technica).

Используя явление, известное как «квантовое туннелирование» — когда квантовые частицы иногда прыгают сквозь твердые объекты — возбужденные атомы ядра туннелируют к этому наконечнику, образуя своего рода элементный отпечаток пальца, который идентифицирует как каждый присутствующий отдельный атом, так и его химическое состояние. Хла объясняет:

«Мы также обнаружили химические состояния отдельных атомов. Сравнивая химические состояния атома железа и атома тербия внутри соответствующих молекулярных хозяев, мы обнаруживаем, что атом тербия, редкоземельного металла, довольно изолирован и не изменить свое химическое состояние, при этом атом железа сильно взаимодействует с окружением».

Понимание атомов и их химических состояний в их самых фундаментальных аспектах позволит ученым лучше манипулировать материалами, такими как редкоземельные металлы, присутствующие почти в каждом электронном устройстве, чтобы сделать их более эффективными.

Продолжая находить способы изображения очень маленьких вещей, ученые одновременно открывают очень большие последствия этих прорывов, меняющих мир.

Вам также может понравиться

Что можно и чего нельзя делать при использовании малярного скотча

Лучшие портативные грили-барбекю для приготовления пищи где угодно

Могут ли умные часы продлить вашу жизнь?