一組科學(xué)家首次利用X射線成功對單個原子進行成像。根據(jù)5月31日發(fā)表在《自然》雜志上的研究結(jié)果,其變革性的優(yōu)勢壓倒了同領(lǐng)域的其它技術(shù)。

俄亥俄大學(xué)和阿貢國家實驗室的物理學(xué)家西維拉(Sai Wai Hla)在一份新聞稿中說:“掃描探針顯微鏡可以對原子進行成像,但如果沒有X射線,就無法分辨它們是由什么構(gòu)成的。而我們現(xiàn)在可以準確地探測特定原子的類型,一次檢測一個原子,并且可以同時測量其化學(xué)狀態(tài)”,西維拉補充道,“一旦能夠做到這一點,我們就可以將材料構(gòu)成的細節(jié)追溯到單個原子的最終極限?!?br />
在Hla和他的團隊取得突破之前,X射線成像技術(shù)只能針對大約10,000個或更多原子進行整體成像。
這一限制的原因是單個原子發(fā)射的X射線信號過于微弱,無法通過傳統(tǒng)方法檢測到。為了克服這個問題,研究人員采用了一種稱為同步輻射X射線掃描隧道顯微鏡(SX-STM)的技術(shù)。
簡而言之, SX-STM將X射線成像與一種專用顯微鏡結(jié)合在一起,該顯微鏡可以通過使用一個極細的導(dǎo)電尖端來對原子表面進行成像,該尖端通過X射線激發(fā)的電子進行隧道傳輸。而這些電子的能量光譜具有類似元素“指紋”的特性,即它們可以準確識別被成像的是什么原子。
同步輻射X射線掃描和掃描隧道顯微鏡(STM)都是已有的技術(shù),但將它們配合使用并非易事。西維拉和他的團隊在這12年中花了很多時間來完善他們的技術(shù)。
根據(jù)西維拉的說法,對于他們最新的研究結(jié)果,該團隊使用SX-STM技術(shù)成功對一個鐵原子和一個鋱原子成像,并能夠檢測到它們各自的化學(xué)狀態(tài)。
“通過比較鐵原子和鋱原子在各自分子主體內(nèi)的化學(xué)狀態(tài),我們發(fā)現(xiàn)稀土金屬鋱原子相當孤立,不會改變其化學(xué)狀態(tài),而鐵原子則與其周圍環(huán)境強烈地相互作用?!?br />
將來,這可以讓科學(xué)家們更精準地操縱分子中的單個原子,“這一發(fā)現(xiàn)將徹底改變世界,”西維拉說。
啟東市格萊特石化設(shè)備廠專業(yè)從事
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