Revolucionarna upotreba rendgenskih zraka za proučavanje atoma
Kada pomislimo na rendgenske zrake, često se sjetimo slika slomljenih kostiju ili stomatoloških pregleda. Međutim, ova izuzetno energična svjetlost može nam otkriti mnogo više od našeg kostura; koristi se čak i za proučavanje molekularnog svijeta i biokemijskih reakcija u stvarnom vremenu. Nedavna otkrića donose revolucionarne promjene, jer su znanstvenici prvi put uspjeli proučavati pojedinačne atome koristeći rendgenske zrake.
Prvo proučavanje pojedinačnih atoma rendgenskim zrakama
Tim znanstvenika uspio je karakterizirati jedan atom pomoću rendgenskih zraka, razlikujući tipove atoma i istražujući njihovo kemijsko ponašanje. “Atomi se rutinski slikaju skenirajućim probnim mikroskopima, ali bez rendgenskih zraka ne možemo odrediti od čega su sastavljeni. Sada možemo točno detektirati tip određenog atoma, atom po atom, i istovremeno mjeriti njegovo kemijsko stanje,” izjavio je profesor Saw Wai Hla s University of Ohio i Argonne National Laboratory. Ova metoda omogućava istraživačima da prate materijale sve do granice od samo jednog atoma, što bi moglo imati ogroman utjecaj na znanosti o okolišu i medicinske znanosti, pa čak i dovesti do mogućih lijekova koji bi mogli značajno promijeniti život ljudi.
Kako je to postignuto?
U svom radu, znanstvenici su uspjeli pratiti atom željeza i atom terbija, elementa koji pripada skupini takozvanih rijetkih zemalja. Ovi atomi su bili umetnuti u odgovarajuće molekulske domaćine. Uobičajeni rendgenski detektor bio je dopunjen posebnim detektorom s oštrim metalnim vrhom koji je morao biti postavljen vrlo blizu uzorka kako bi prikupio elektrone uzbuđene rendgenskim zracima. Na temelju mjerenja dobivenih tim vrhom, tim je mogao odrediti je li riječ o željezu ili terbiju. Osim toga, “detektirali smo kemijska stanja pojedinačnih atoma,” objasnio je Hla. “Usporedbom kemijskih stanja atoma željeza i atoma terbija unutar molekularnih domaćina, otkrili smo da je atom terbija, rijetki metal, prilično izoliran i ne mijenja svoje kemijsko stanje, dok atom željeza snažno interagira sa svojim okruženjem.”
Važnost ovog otkrića
Signal koji je detektor zabilježio uspoređen je s otiscima prstiju, omogućujući istraživačima da razumiju sastav uzorka, kao i da proučavaju njegove fizičke i kemijske osobine. Ovo može biti ključno za poboljšanje izvedbe i primjene raznih materijala, kako običnih tako i onih manje poznatih. Tolulope Michael Ajayi, prvi autor studije koja se provodi u sklopu njegove doktorska teze, istaknuo je: “Tehnika korištena u ovom istraživanju otvorila je nova vrata u znanosti o rendgenskim zracima i proučavanju na nanoskalnoj razini.”
“Korištenje rendgenskih zraka za detekciju i karakterizaciju pojedinačnih atoma moglo bi revolucionirati istraživanje i dovesti do novih tehnologija u područjima kao što su kvantne informacije i detekcija tragova u okolišnim i medicinskim istraživanjima,” dodao je Ajayi.
Zaključak
Ovo izvanredno otkriće predstavljeno je u časopisu Nature, i otvara put za naprednu znanost o materijalima i nove analitičke instrumente. Kako znanost napreduje, mogućnosti korištenja rendgenskih zraka u proučavanju atoma obećavaju ne samo poboljšanje znanja o našim fizičkim svjetovima, već i potencijalne inovacije koje bi mogle imati dalekosežne posljedice za čovječanstvo.
