Вчені університетів штатів Огайо та Іллінойс і Національної лабораторії Аргонн зробили проривне досягнення в атомно-масштабному зображенні. Перше у світі рентгенівське зображення одного атома вони нещодавно опублікували в журналі Nature.
Технологічний прорив дозволяє визначати тип атома та його хімічний стан, відкриває нові можливості в екологічних і медичних науках.
Перші зображення атому з’явились наприкінці 1950-х років. Електронні мікроскопи дозволяли побачити тільки окремі атоми водню. За допомогою сучасних квантових вчені вже досліджують електронні орбіталі в атомі. Останнє досягнення — отримання рентгенівських зображень окремих атомів — підносить цей прогрес на новий рівень.
Рентгенівська тунельно-мікроскопія (SX-STM) поєднує синхротронне випромінювання з квантовим тунелюванням. Замість традиційного рентгенівського детектора, вчені використовують гострий металевий наконечник, розташований близько до зразка, що дозволяє збирати електрони, збуджені рентгенівськими променями, та виявляти окремі атоми та їх хімічний стан.
Команда експериментувала, вводячи атоми заліза та тербія у супрамолекули-господарі. Вони не тільки визначили тип атомів, але й виявили їх хімічні стани. Результати показали, що атом тербію, який є рідкісноземельним металом, залишається відносно ізольованим і не змінює свій хімічний стан, тоді як атом заліза взаємодіє з сусідами.
Рентгенівське резонансне тунелювання (X-ERT), у свою чергу, дозволяє визначати орієнтацію орбіталі окремої молекули на поверхні матеріалу. Ця технологія може перевернути знання про поведінку атомних структур.
Дослідження атомів за допомогою рентгенівських променів має великий потенціал, зокрема, для екології та медицини.