برای نخستین بار در دنیا: مشاهده اشعه ایکس از یک اتم - وبلاگ افرا

به گزارش وبلاگ افرا، برای نخستین بار، پژوهشگران توانستند پرتوهای ایکس برآمده از تک اتم ها را تشخیص دهند و با تحلیل آن به نوع اتم ها و شرایط شیمیایی شان پی ببرند.

وقتی نام اشعه ایکس را می شنوید، ممکن است به یاد استخوان های شکسته یا معاینه دندان بیفتید؛ اما این نور بسیار پرانرژی می تواند چیزهایی بیشتر از استخوان های بدن را نشان دهد و برای مطالعه دنیای مولکولی، حتی واکنش های زیست شیمیایی نیز در زمان واقعی مورداستفاده قرار بگیرد. بااین حال، محققان هرگز نتوانسته بودند اتم منفردی را با اشعه ایکس مطالعه نمایند؛ البته تا به امروز!

به گزارش وبلاگ افرا ، دانشمندان با استفاده از اشعه ایکس توانسته اند یک اتم را تشخیص دهند. آن ها نه تنها توانستند 2 نوع اتم متفاوت را تشخیص دهند که رفتار شیمیایی این اتم ها را نیز مطالعه کردند.

در نانوفناوری، اتم ها را می توان با میکروسکوپ های کاوشگر روبشی (STM) به تصویر کشید؛ اما بدون اشعه ایکس نمی توان تشخیص داد که آن اتم ها از چه چیزی ساخته شده اند. Saw Wai Hla، استاد دانشگاه اوهایو و آزمایشگاه ملی آرگون که نویسنده ارشد مقاله منتشرشده در نشریه نیچر است، می گوید: اکنون می توانیم دقیقاً نوع هر اتم خاصی را شناسایی کنیم، البته در هر لحظه فقط یک اتم را می توانیم آنالیز کنیم ولی به طور هم زمان شرایط شیمیایی آن را هم میزان گیری می گیریم. ردیابی مواد در حد تک اتم، تأثیر گسترده ای بر علوم زیست محیطی و پزشکی خواهد داشت و حتی شاید بتوان بر اساس آن، درمان های تازه و مؤثرتر پیدا کرد. این کشف می تواند دنیا را متحول کند.

توضیح عکس: نمای میکروسکوپ تونلی روبشی از مجموعه های فرامولکولی تربیوم، با اتم تربیوم در مرکز هر ساختار.

پژوهشگران با این کار توانستند یک اتم آهن و یک اتم تربیوم را که یکی از عناصر فلزات خاکی کمیاب است، ردیابی نمایند. هر دوی آن ها در میزبان مولکولی مربوطه خود قرار داشتند. پژوهشگران، آشکارساز معمولی اشعه ایکس را با آشکارساز ویژه ای تلفیق کردند. آشکارساز دوم از نوک فلزی تیز و تخصصی شده ای بهره می برد که در فاصله بسیارنزدیک به نمونه قرار می گرفت تا الکترون های برانگیخته اشعه ایکس را جمع آوری کند. پژوهشگران با تحلیل میزان گیری های جمع آوری شده به وسیله نوک آشکارساز ویژه توانست اتم آهن یا تربیوم را تشخیص دهد.

علاوه بر این، پژوهشگران حالت های شیمیایی اتم های منفرد را نیز شناسایی کردند. آن ها با مقایسه حالت های شیمیایی اتم آهن و اتم تربیوم در داخل میزبان های مولکولی مربوط، متوجه شدند که اتم تربیوم، نسبتاً ایزوله است و حالت شیمیایی خود را تغییر نمی دهد در حالی که اتم آهن به شدت با همسایگانش تعامل دارد.

توضیح عکس: اتم های روبیدیم و آهن، تصاویری از مجموعه های فرامولکولی که دارای شش اتم روبیدیم و یک اتم آهن هستند.

سیگنال مشاهده شده به وسیله آشکارساز را می توان به اثرانگشت عنصرهای شیمیایی تشبیه کرد. این ویژگی به محققان اجازه می دهد تا ترکیب هر نمونه را درک نمایند و بعلاوه خواص فیزیکی و شیمیایی آن را مطالعه نمایند. این یافته می تواند برای بهبود عملکرد و استفاده از انواع مواد رایج و نه چندان رایج حیاتی باشد.

نویسنده اول مقاله، Tolulope Michael Ajayi که این پژوهش را به عنوان بخشی از خاتمه نامه دکترای خود انجام داده، می گوید: تکنیک مورداستفاده و مفهوم اثبات شده در این مطالعه، زمینه تازهی را در علم پرتو ایکس و مطالعات نانومقیاس گشوده است. علاوه بر این، استفاده از اشعه ایکس برای شناسایی و شناسایی اتم های منفرد می تواند تحقیقات را متحول کند و فناوری های تازهی را در زمینه هایی مانند اطلاعات کوانتومی و تشخیص عناصر کمیاب در تحقیقات محیطی و پزشکی ایجاد کند. این دستاورد بعلاوه راه را برای ابزار دقیق علوم مواد پیشرفته باز می نماید.

منبع: iflscience

5454