imagem de raio-x de um átomo
Um novo estudo liderado por cientistas do Argonne National Laboratory, da Universidade de Ohio e da Universidade de Illinois-Chicago revelou uma imagem chocante das propriedades de um único átomo, usando apenas a técnica de raios-X, lê-se em um comunicado de imprensa da Universidade. .
Desde que os raios X foram descobertos no final de 1800, eles têm sido uma ferramenta essencial em muitos campos. Sua capacidade de penetrar na matéria os torna muito úteis para imagens em medicina, pesquisa de materiais, arqueologia e astrofísica. Os raios X são um tipo de radiação eletromagnética de energia muito alta e comprimento de onda curto.
As técnicas tradicionais de detecção de raios X, no entanto, dependem da interação dos raios X com muitos átomos em uma amostra para gerar um sinal detectável. Isso ocorre porque o sinal produzido por um único átomo é fraco e difícil de distinguir do ruído de fundo.
A referência anterior para a menor quantidade que pode ser radiografada era de 10.000 átomos, e esse resultado é revolucionário em comparação. Isso poderia potencialmente revolucionar a maneira como cientistas e pesquisadores detectam materiais.
Como fazer um raio-x atômico
A equipe escolheu um átomo de ferro e um de térbio para fazer a radiografia de átomo único.
Os detectores convencionais de raios X foram modificados usando uma ponta de metal afiada, em combinação com um microscópio de tunelamento de raios X síncrotron (SX-STEM), usado principalmente para imagens em nanoescala e caracterização de materiais, para detectar elétrons excitados por raios X de indivíduos átomos.
Simplificando, o SX-STM permite que os cientistas usem raios-X para ver os elementos dentro de um material e entender sua composição química. Isso acontece excitando (ou energizando) os elétrons no núcleo de um átomo. Quando esses elétrons absorvem raios X e ficam excitados, eles produzem uma impressão digital única. Essa impressão digital, chamada de espectro de absorção, ajuda os cientistas a identificar o tipo de elementos presentes no material que está sendo estudado.
A equipe descobriu que os espectros de absorção de raios-X revelavam impressões digitais únicas correspondentes a átomos de ferro e térbio.
Caracterização dos estados químicos dos átomos
A equipe também usou ressonância de túnel de raios-X (X-ERT) para caracterizar os estados químicos dos átomos. Eles descobriram que o X-ERT para o átomo de ferro era dominante, revelando informações sobre a reatividade e as interações do átomo.
Curiosamente, os pesquisadores notaram que o sinal de raios-X só poderia ser detectado quando a ponta específica fosse colocada próxima ao átomo. Isso confirmou que a detecção foi altamente localizada e focada no átomo de interesse, permitindo a caracterização e análise detalhadas das propriedades e comportamento do átomo.
“Este resultado liga os raios-X síncrotron com o processo de tunelamento quântico para detectar a assinatura de raios-X de um único átomo e abre muitas direções de pesquisa interessantes, incluindo pesquisas sobre as propriedades quânticas e de spin (magnéticas) de um único átomo usando o síncrotron X. -rays”, disse o professor Saw Wai Hla, investigador principal, em um comunicado à imprensa.
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