М исълта зарентгенови лъчи може да предизвика спомени за счупени кости или стоматологични прегледи. Но тази изключително енергийна светлина може да ни покаже не само костите ни: тя се използва и за изследване на молекулярния свят, дори на биохимични реакции в реално време.
(Във видеото може да научите повече за: Експерт: Възможно е да създадем изкуствен интелект, който от рентгенова снимка да покаже диагноза)
Един от проблемите обаче е, че изследователите никога не са успели да изследват отделен атом с рентгенови лъчи. Досега.
The World's First X-Ray Of A Single Atomhttps://t.co/B8srbZmEwR
— IFLScience (@IFLScience) April 21, 2024
Учените са успели да опишат един атом с помощта на рентгенови лъчи. Те не само са успели да разграничат вида на атомите, които виждат (имало е два различни вида), но също така са успели да изследват химическото поведение, което тези атоми показват.
"Атомите могат да се изобразяват рутинно с микроскопи със сканираща сонда, но без рентгенови лъчи не може да се каже от какво са изградени. Сега можем да определим точно вида на даден атом, един по един, и едновременно с това да измерим химическото му състояние", казва в изявлението си старшият автор професор Соу Вай Хла от Университета в Охайо и Националната лаборатория Аргон.
World's First X-Ray of a Single Atom Reveals Chemistry on The Smallest Level https://t.co/N3OPWDx3TU
— ScienceAlert (@ScienceAlert) May 31, 2023
"След като успеем да направим това, ще можем да проследим материалите до крайната граница на само един атом. Това ще окаже голямо влияние върху науките за околната среда и медицината и може би дори ще намерим лекарство, което може да има огромно значение за човечеството. Това откритие ще преобрази света", сподели професорът.
Работата успя да проследи атом на желязо и атом на тербий - елемент, който е част от така наречените редкоземни метали. И двата атома са вкарани в съответните им молекулни носители. Обикновеният рентгенов детектор е допълнен с допълнителен специален детектор. Последният имал специализиран остър метален връх, който трябвало да се постави много близо до пробата, за да събира възбудените от рентгеновото лъчение електрони. От измерванията, събрани от върха, екипът можеше да определи дали става въпрос за желязо или тербий, и това не е всичко.
"Открихме и химичните състояния на отделните атоми", обясни Хла.
"Като сравнихме химичните състояния на атома на желязото и атома на тербия в съответните молекулни носители, установихме, че атомът на тербия, рядкоземен метал, е по-скоро изолиран и не променя химичното си състояние, докато атомът на желязото силно взаимодейства със заобикалящата го среда", казва още Хла.
The World's First X-Ray Of A Single Atom https://t.co/IVesfYSoax pic.twitter.com/LthVUWcQCI
— 3Aces News (@3acesnews) April 21, 2024
Сигналът, наблюдаван от детектора, е сравнен с пръстови отпечатъци. Той позволява на изследователите да разберат състава на дадена проба, както и да проучат физичните и химичните ѝ свойства. Това може да бъде от решаващо значение за подобряване на работата и приложението на различни обикновени и не толкова обикновени материали.
"Използваната техника и концепцията, доказана в това изследване, открива нови хоризонти в рентгенологията и наноразмерните изследвания", казва Толулопе Майкъл Аджайи, който е първи автор на статията и извършва тази работа като част от докторската си дисертация.
"Нещо повече, използването на рентгенови лъчи за откриване и характеризиране на отделни атоми може да доведе до революция в научните изследвания и да даде началото на нови технологии в области като квантовата информация и откриването на микроелементи в изследванията на околната среда и медицината, и др. Това постижение също така открива пътя за усъвършенствани инструменти в областта на материалознанието", заключи Аджайи.
