Sinar-X atom tunggal pertama di dunia

Memikirkan tentang rontgen dapat memicu ingatan akan patah tulang atau pemeriksaan gigi. Namun cahaya yang sangat aktif ini dapat menunjukkan kepada kita lebih dari sekedar tulang kita: cahaya ini juga digunakan untuk mempelajari dunia molekuler, dan bahkan reaksi biokimia secara real time. Namun satu permasalahannya adalah para peneliti tidak pernah mampu mempelajari satu atom pun menggunakan sinar-X. Sejauh ini.

Para ilmuwan telah mampu mengkarakterisasi sebuah atom menggunakan sinar-X. Mereka tidak hanya dapat membedakan jenis atom yang mereka lihat (ada dua atom yang berbeda), namun mereka juga dapat mempelajari perilaku kimia yang ditunjukkan oleh atom-atom tersebut.

“Atom dapat dicitrakan secara rutin menggunakan mikroskop pemindai, tetapi tanpa satu per satu, dan kita dapat mengukur keadaan kimianya pada saat yang bersamaan.” penyataan.

“Setelah kita mampu melakukan hal ini, kita dapat melacak materi hingga batas akhir hanya satu atom. Hal ini akan berdampak besar pada ilmu lingkungan dan kedokteran dan mungkin akan ditemukan obat yang dapat berdampak besar pada umat manusia. Penemuan ini akan mengubah dunia.”

Karya tersebut mampu melacak atom besi dan atom terbium, suatu unsur yang merupakan bagian dari apa yang disebut logam tanah jarang. Keduanya dimasukkan ke dalam host molekulernya. Detektor sinar-X konvensional dilengkapi dengan detektor khusus tambahan. Yang terakhir ini memiliki ujung logam tajam khusus yang harus ditempatkan dekat dengan sampel untuk mengumpulkan elektron tereksitasi sinar-X. Melalui pengukuran yang dikumpulkan pihak, tim dapat menentukan apakah itu besi atau terbium, dan itu belum semuanya.

“Kami juga menemukan keadaan kimia masing-masing atom,” jelas Hala. “Dengan membandingkan keadaan kimia atom besi dan atom terbium dalam inang molekulernya, kami menemukan bahwa atom terbium, suatu logam tanah jarang, cukup terisolasi dan tidak mengubah keadaan kimianya sementara atom besi berinteraksi kuat dengan atom-atomnya. . Laut.”

Sinyal yang dilihat oleh detektor dibandingkan dengan sidik jari. Hal ini memungkinkan peneliti untuk memahami komposisi sampel, serta mempelajari sifat fisik dan kimianya. Hal ini penting untuk meningkatkan kinerja dan penerapan berbagai material umum dan tidak umum.

“Teknik yang digunakan dan konsep yang ditunjukkan dalam penelitian ini telah membuka cakrawala baru dalam ilmu sinar-X dan penelitian skala nano,” kata Tolulope Michael Ajayi, penulis pertama makalah ini dan melakukan pekerjaan ini sebagai bagian dari tesis doktoralnya. “Terlebih lagi, penggunaan sinar-X untuk mendeteksi dan mengkarakterisasi atom individu dapat merevolusi penelitian dan menghasilkan teknologi baru di berbagai bidang seperti informasi kuantum dan deteksi elemen jejak dalam penelitian lingkungan dan medis, dan masih banyak lagi alat sains.”

Studi ini dipublikasikan di jurnal alam.

Versi sebelumnya dari artikel ini diterbitkan di Mei 2023.