[涨姿势] 世界上第一张单原子 X 射线照片

作者：精品下载站日期：2024-12-13 16:32:47 浏览：13 分类：涨姿势

世界上第一张单原子 X 射线照片

科学家们可以看到这些原子在它们所在的分子中发生了什么。

这绝对不是原子的X射线！

图片来源：Sergey Nivens/Shutterstock.com

想到 X 射线可能会引发关于骨折或牙科检查的记忆。但这种能量极高的光不仅可以向我们展示骨骼：它还可以用于研究分子世界，甚至实时生化反应。但有一个问题是，研究人员从未能够用 X 射线研究单个原子。到目前为止。

科学家们已经能够使用 X 射线来表征单个原子。他们不仅能够区分所看到的原子类型（有两种不同的原子），而且还设法研究这些原子所表现出的化学行为。

“原子可以通过扫描探针显微镜进行常规成像，但如果没有 X 射线，人们就无法分辨它们是由什么构成的。我们现在可以准确检测特定原子的类型，一次检测一个原子，并且可以同时测量其化学状态，”来自俄亥俄大学和阿贡国家实验室的资深作者 Saw Wai Hla 教授在一份声明。

“一旦我们能够做到这一点，我们就可以将材料追溯到一个原子的最终极限。这将对环境和医学产生巨大影响，甚至可能找到对人类产生巨大影响的治疗方法。这一发现将改变世界。 ”

这项工作能够追踪铁原子和铽原子，铽原子是所谓稀土金属的一部分。它们都被插入各自的分子宿主中。传统的 X 射线探测器增加了一种特殊的探测器。后一种具有专门的锋利金属尖端，必须将其放置在非常靠近样品的位置才能收集 X 射线激发的电子。根据尖端收集的测量结果，研究小组可以判断它是铁还是铽，但这还不是全部。

“我们也检测到了单个原子的化学状态，”Hla 解释道。 “通过比较铁原子和铽原子在各自分子主体内的化学态，我们发现铽原子作为一种稀土金属，相当孤立，不会改变其化学态，而铁原子与其强烈相互作用。周围。 ”

检测器看到的信号已与指纹进行了比较。它使研究人员能够了解样品的成分，并研究其物理和化学性质。这对于提高各种常见和不常见材料的性能和应用至关重要。

“这项研究中使用的技术和概念得到了证实，在 X 射线科学和纳米尺度研究中开辟了新天地，”该论文的第一作者 Tolulope Michael Ajayi 说道，他将这项工作作为其博士论文的一部分进行。 “更重要的是，使用 X 射线来检测和表征单个原子可以彻底改变研究，并催生量子信息以及环境和医学研究中微量元素检测等领域的新技术。这一成果也为先进材料科学仪器开辟了道路。 ”

该研究发表在《自然》杂志上。

本文的早期版本发布于 2023 年 5 月。