برای نخستین بار در جهان: مشاهده اشعه ایکس از یک اتم
وقتی اسم «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 کنند؛ البته تا به امروز!
به گزارش پادینامگ، 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 بررسی کنیم ولی به طور هم زمان وضعیت شیمیایی آن را هم اندازه گیری می گیریم. ردیابی مواد در حد تک اتم، تاثیر گسترده ای بر علوم زیست محیطی و پزشکی خواهد داشت و حتی شاید بتوان بر اساس آن، درمان های جدید و موثرتر پیدا کرد. این کشف می تواند جهان را متحول کند».
شرح 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 کنند. 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 اندازه گیری های جمع آوری شده توسط 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».
شرح عکس: اتم های روبیدیم و آهن، تصاویری از مجموعه های فرامولکولی که دارای شش اتم روبیدیم و یک اتم آهن هستند.
سیگنال مشاهده شده توسط آشکارساز را می توان به اثرانگشت عنصرهای شیمیایی تشبیه کرد. این ویژگی به محققان اجازه می دهد تا ترکیب هر نمونه را درک کنند و همچنین خواص فیزیکی و شیمیایی آن را مطالعه کنند. 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 پایان نامه دکترای خود انجام داده، می گوید: «تکنیک مورداستفاده و مفهوم اثبات شده در این مطالعه، زمینه جدیدی 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 جدیدی را در زمینه هایی مانند اطلاعات کوانتومی و تشخیص عناصر کمیاب در تحقیقات محیطی و پزشکی ایجاد کند. این دستاورد همچنین راه را برای ابزار دقیق علوم مواد پیشرفته باز می کند».
منبع: iflscience
5454
آیا شما به دنبال کسب اطلاعات بیشتر در مورد "برای نخستین بار در جهان: مشاهده اشعه ایکس از یک اتم" هستید؟ با کلیک بر روی پزشکی، آیا به دنبال موضوعات مشابهی هستید؟ برای کشف محتواهای بیشتر، از منوی جستجو استفاده کنید. همچنین، ممکن است در این دسته بندی، سریال ها، فیلم ها، کتاب ها و مقالات مفیدی نیز برای شما قرار داشته باشند. بنابراین، همین حالا برای کشف دنیای جذاب و گسترده ی محتواهای مرتبط با "برای نخستین بار در جهان: مشاهده اشعه ایکس از یک اتم"، کلیک کنید.