Descoperirea care va transforma lumea: oamenii de știință au scanat cu raze X un atom

Pentru prima dată, o echipă de oameni de știință a fotografiat un singur atom folosind raze X. Și conform studiului publicat în revista Nature, oferă avantaje inovatoare față de alte tehnici.

„Atomii pot fi fotografiați în mod obișnuit cu microscoape cu sondă de scanare, dar fără raze X nu se poate spune din ce sunt alcătuiți”, a declarat coautorul studiului Sai Wai Hla, fizician la Universitatea Ohio și Laboratorul Național Argonne, într-un comunicat de presă.

„Acum putem detecta exact tipul unui anumit atom și putem măsura simultan starea sa chimică”, a adăugat Hla. „Odată ce suntem capabili să facem asta, putem urmări materialele până la limita finală a unui singur atom”.

Ce înseamnă, de fapt, scanarea cu raze X a unui atom

Înainte de descoperirea lui Hla și a echipei sale, tehnicile de imagistică cu raze X puteau viza doar grupuri de aproximativ 10.000 sau mai mulți atomi, potrivit oamenilor de știință.

Motivul pentru această limită a fost că semnalul de raze X emis de un singur atom era, pur și simplu, prea slab pentru a fi detectat prin metode convenționale. Pentru a depăși acest lucru, cercetătorii au folosit o tehnică numită microscopie de tunel cu scanare cu raze X sincrotron sau SX-STM.

Pe scurt, SX-STM combină imagistica cu raze X cu un microscop specializat care poate imagina suprafețele atomice folosind un vârf conductor extrem de fin, care tunelizează electronii excitați de raze X. Hla descrie acești electroni rezultați ca având spectre care sunt ca „amprentele digitale” elementare, ce pot identifica exact cu ce atom au de-a face.

Cât plătești dacă folosești aerul condiționat pentru a te încălzi iarna? Cum îți afectează factura

Când se aprind luminițele de Crăciun în București în 2024

Atât scanarea cu raze X cu sincrotron, cât și STM sunt tehnici vechi, dar a le face să funcționeze în tandem s-a dovedit dificil. Hla și echipa sa și-au petrecut cea mai mare parte a ultimilor 12 ani perfecționându-și tehnica.

Pentru cele mai recente descoperiri, echipa a folosit SX-STM pentru a imagina un atom de fier și un atom de terbiu în interiorul unei gazde moleculare și a reușit să detecteze stările chimice individuale ale ambelor.

„Prin compararea stărilor chimice ale unui atom de fier și ale unui atom de terbiu din interiorul gazdelor moleculare respective, aflăm că atomul de terbiu, un metal din pământuri rare, este mai degrabă izolat și nu își schimbă starea chimică, în timp ce atomul de fier interacționează puternic cu împrejurimile sale”.

În viitor, acest lucru ar putea permite oamenilor de știință să manipuleze cu mai multă precizie atomii conținuți în moleculele gazdă, iar Hla nu a spus niciun cuvânt deocamdată despre cât de mare ar putea fi acest lucru. El a spus doar că „această descoperire va transforma lumea”.