Kako izgleda jedan jedini atom na rendgenu? Iako ovo možda zvuči kao početak nekog znanstvenog vica, radi se o ozbiljnoj studiji koja je objavljena u časopisu Nature. Toliko ozbiljnoj da je čak zaslužila naslovnicu tog uglednog časopisa.
Naime, znanstvenici sa Sveučilišta Ohio i Nacionalnog laboratorija Argonne prvi put su uspjeli snimiti jedan jedini atom pomoću rendgenskih zraka.
This week in Nature: Atomic power – X-rays capture elemental and chemical characteristics one atom at a time. Browse the full issue: https://t.co/zwsnE4gxbT pic.twitter.com/EkPmYsZbIC
— nature (@Nature) June 1, 2023
Atomi se mogu rutinski snimati mikroskopima sa skenirajućom sondom, ali bez rendgenskih zraka ne može se reći od čega su napravljeni, rekao je koautor studije Sai Wai Hla, fizičar sa Sveučilišta Ohio i Nacionalnog laboratorija Argonne, navodi se u službenom priopćenju. Sada možemo točno otkriti vrstu određenog atoma, jedan po jedan atom, i možemo istovremeno mjeriti njegovo kemijsko stanje, dodao je Hla. Kad to budemo mogli učiniti, možemo pratiti materijale do krajnje granice od samo jednog atoma.
Koliko je Hlaovo otkriće bitno, možda najbolje govori podatak da su ranije tehnike snimanja rendgenskim zrakama mogle ciljati samo skupine od oko 10 tisuća i više atoma. Naime, rendgenski signal koji emitira jedan atom toliko je slab da ga je nemoguće detektirati konvencionalnim metodama.
Hla i njegov tim koristili su tehnike koje su znanstvenicima dobro poznate, ali dosad nisu korištene zajedno jer ih je teško sinkronizirati. Nakon 12 godina usavršavanja uspjeli su razviti tehniku sinkrotronske rendgenske skenirajuće tunelske mikroskopije ili SX-STM, kojom kombiniraju rendgensko oslikavanje specijaliziranim mikroskopom koji može uhvatiti atomsku površinu korištenjem iznimno finog vodljivog vrha.
Tim je koristio SX-STM za prikaz atoma željeza i atoma terbija unutar molekularnog domaćina te je mogao otkriti pojedinačna kemijska stanja oba elementa.
Uspoređujući kemijska stanja atoma željeza i atoma terbija unutar odgovarajućih molekularnih domaćina, nalazimo da je atom terbija, metala rijetke zemlje, prilično izoliran i ne mijenja svoje kemijsko stanje, dok atom željeza snažno djeluje sa svojim okruženjem, istaknuo je Hla.
U budućnosti bi to moglo omogućiti znanstvenicima da preciznije manipuliraju atomima koji se nalaze unutar molekula domaćina, a to bi, prema Hlau, mogla biti velika stvar koja će promijeniti svijet.
