Gli scienziati dell'Università dell'Ohio e dell'Università dell'Illinois sono stati in grado di ottenere un'immagine sbalorditiva di un singolo atomo grazie all'uso della tecnologia a raggi X. Questo è riportato in comunicato stampa Università dell'Ohio.
Dalla scoperta dei raggi X alla fine del 1800, sono diventati uno strumento importante in molti campi. È un tipo di radiazione elettromagnetica con energia molto elevata e lunghezza d'onda corta, e la sua capacità di penetrare nella materia rende il raggio molto utile per l'imaging in medicina, scienza dei materiali, archeologia e astrofisica.
I tradizionali metodi di rilevamento dei raggi X, tuttavia, si basano sull'interazione dei raggi X con molti atomi nel campione per generare un segnale rilevabile. Ciò è dovuto al fatto che il segnale prodotto da un singolo atomo è estremamente debole, quindi è difficile distinguerlo dal rumore di fondo.
Il punto di riferimento precedente per la quantità minima che poteva essere illuminata dai raggi X era di 10 atomi e, rispetto a questo, questo risultato è rivoluzionario. Potrebbe potenzialmente rivoluzionare il modo in cui scienziati e ricercatori scoprono i materiali. Per il loro studio, gli scienziati hanno scelto un atomo di ferro e terbio.
I rilevatori di raggi X convenzionali sono stati modificati con una punta metallica affilata accoppiata con la microscopia a tunnel a scansione di raggi X di sincrotrone (SX-STEM), che viene utilizzata principalmente per l'imaging su scala nanometrica e la caratterizzazione dei materiali, per rilevare gli elettroni eccitati dai raggi X da singoli atomi.
In poche parole, SX-STEM consente agli scienziati di utilizzare i raggi X per vedere gli elementi in un materiale e comprenderne la composizione chimica. Ciò avviene eccitando (o energizzando) gli elettroni nel nucleo dell'atomo. Quando gli elettroni assorbono i raggi X e si eccitano, creano un'impronta digitale unica. Grazie a questa impronta, gli scienziati determinano il tipo di elementi presenti nel materiale studiato.
Il team ha scoperto che gli spettri di assorbimento dei raggi X hanno rivelato firme uniche corrispondenti agli atomi di ferro e terbio. Gli scienziati hanno inoltre utilizzato il metodo X-ERT (X-ray Resonance Tunneling) per caratterizzare gli stati chimici degli atomi e hanno scoperto l'atomo di ferro dominante.
È interessante notare che i ricercatori hanno notato che il segnale a raggi X poteva essere rilevato solo quando la punta specializzata veniva posizionata in prossimità dell'atomo. Ciò ha confermato che il rilevamento era altamente localizzato e focalizzato sull'atomo di interesse per i ricercatori, consentendo una caratterizzazione e un'analisi dettagliate delle proprietà e del comportamento dell'atomo.
"Questo risultato combina la radiazione di raggi X di sincrotrone con un processo di tunneling quantistico per rivelare la firma dei raggi X di un singolo atomo e apre molte interessanti linee di ricerca, incluso lo studio delle proprietà quantistiche e magnetiche di un solo atomo utilizzando i raggi X di sincrotrone radiazioni", riferiscono gli scienziati.
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