يمكن أن يؤدي التفكير في الأشعة السينية إلى إثارة ذكريات العظام المكسورة أو فحوصات الأسنان. لكن هذا الضوء النشط للغاية يمكن أن يظهر لنا أكثر من مجرد عظامنا: يمكن استخدامه أيضًا لدراسة العالم الجزيئي، وحتى التفاعلات الكيميائية الحيوية في الوقت الفعلي. لكن إحدى المشكلات كانت أن الباحثين لم يتمكنوا من فحص ذرة واحدة باستخدام الأشعة السينية. الى الآن.
تمكن العلماء من وصف الذرة باستخدام الأشعة السينية. لم يتمكنوا فقط من تمييز نوع الذرات التي كانوا ينظرون إليها (كان هناك ذرتان مختلفتان)، لكنهم كانوا أيضًا قادرين على دراسة السلوك الكيميائي الذي أظهرته هذه الذرات.
“يمكن تصوير الذرات بشكل روتيني باستخدام مجاهر المسح الضوئي، ولكن بدون الأشعة السينية، لا يمكنك معرفة مما تتكون هذه الذرات. يمكننا الآن اكتشاف نوع معين من الذرة، ذرة واحدة في كل مرة، وقياس تركيبتها الكيميائية في نفس الوقت. قال البروفيسور تشا واي هلا، أحد كبار المؤلفين في المختبر الوطني: “الولاية”. تقرير.
“بمجرد أن نتمكن من القيام بذلك، يمكننا اكتشاف المواد حتى الحد الأقصى للذرة. سيكون لهذا تأثير كبير على العلوم البيئية والطبية وحتى علاج يمكن أن يكون له تأثير كبير على البشرية. هذا الاكتشاف سيغير العالم.” “.
يُظهر الفحص المجهري النفقي لتجمعات التيربيوم فوق الجزيئية أن ذرة التيربيوم موجودة في مركز كل بنية.
حقوق الصورة: أجاي وآخرون، Nature، 2023
وتمكن العمل من تتبع ذرة حديد وذرة تيربيوم، وهو عنصر يعرف بالمعادن الأرضية النادرة. يتم إدخالهما في مضيفيهما الجزيئيين. يتم إرفاق كاشف الأشعة السينية التقليدي بمواصفات إضافية. يتكون هذا الأخير من طرف معدني حاد خاص يجب وضعه بالقرب من العينة لجمع الإلكترونات المثارة بالأشعة السينية. ومن خلال القياسات التي تم جمعها حسب المرجع، يستطيع الفريق معرفة ما إذا كان الحديد أو التيربيوم، وليس ذلك فحسب.
وأوضح هلا: “لقد اكتشفنا أيضًا الحالات الكيميائية للذرات الفردية”. “وبمقارنة الحالات الكيميائية لذرة الحديد وذرة التيربيوم داخل مضيفيهما الجزيئيين، نجد أن ذرة التيربيوم المعدنية الأرضية النادرة معزولة ولا تتغير حالتها الكيميائية عندما تتفاعل ذرة الحديد معها بقوة حولها. “
صور لتجمعات فوق الجزيئية تحتوي على ست ذرات روبيديوم وذرة حديد واحدة.
مصدر الصورة: أجاي وآخرون، Nature، 2023
وتمت مقارنة الإشارة التي شاهدها الكاشف ببصمات الأصابع. فهو يسمح للباحثين بفهم تكوين العينة ودراسة خصائصها الفيزيائية والكيميائية. يمكن أن يكون هذا مهمًا لتحسين الأداء واستخدام العديد من المواد الشائعة والشائعة جدًا.
قال تولولوب مايكل أجايي، وهو المؤلف الأول للورقة البحثية ويقوم بهذا العمل كجزء من أطروحة الدكتوراه: “إن التقنية المستخدمة والمفهوم الموضح في هذه الدراسة فتحا آفاقًا جديدة في علوم الأشعة السينية وأبحاث النانو”. “علاوة على ذلك، فإن استخدام الأشعة السينية لكشف وتوصيف الذرات الفردية يمكن أن يحدث ثورة في الأبحاث ويخلق تقنيات جديدة في مجالات مثل المعلومات الكمومية والكشف عن العناصر النزرة في البحوث البيئية والطبية. ويفتح هذا الإنجاز أيضًا الطريق أمام أدوات علم المواد المتقدمة. “
يتم نشر الدراسة في المجلة طبيعة.
تم نشر نسخة سابقة من هذه المقالة مايو 2023.
