엑스레이에 대해 생각하면 부러진 뼈나 치과 검사에 대한 기억이 촉발될 수 있습니다. 하지만 이 매우 활동적인 빛은 우리의 뼈뿐만 아니라 더 많은 것을 보여줄 수 있습니다. 또한 분자 세계를 연구하고 생화학 반응까지 실시간으로 연구하는 데에도 사용됩니다. 그러나 한 가지 문제는 연구자들이 X선을 사용하여 단일 원자를 연구한 적이 없다는 것입니다. 지금까지.

과학자들은 X선을 사용하여 단일 원자의 특성을 파악할 수 있었습니다. 그들은 그들이 보고 있는 원자의 유형(두 개의 서로 다른 원자가 있음)을 구별할 수 있을 뿐만 아니라 이 원자가 나타내는 화학적 거동을 연구할 수도 있었습니다.

“원자는 주사 현미경을 사용하여 일상적으로 이미지화할 수 있지만 한 번에 하나씩 없이도 동시에 화학적 상태를 측정할 수 있습니다.” 성명.

“이 작업을 수행할 수 있게 되면 원자 단 하나의 최종 한계까지 물질을 추적할 수 있습니다. 이는 환경 및 의학에 큰 영향을 미칠 것이며 아마도 인류에 큰 영향을 미칠 수 있는 치료법이 발견될 수도 있습니다. 이 발견은 세상을 바꿀 것입니다.”

각 구조의 중심에 테르븀 원자가 있는 테르븀 분자의 초분자 조립체에 대한 주사 터널링 현미경.

이미지 크레디트: Ajayi 외, Nature, 2023

이 연구에서는 소위 희토류 금속의 일부인 철 원자와 테르븀 원자를 추적할 수 있었습니다. 둘 다 분자 호스트에 삽입됩니다. 기존 X선 검출기에 특수 검출기가 추가로 추가되었습니다. 후자는 X선 여기 전자를 수집하기 위해 샘플 가까이에 배치해야 하는 특수한 날카로운 금속 팁을 가지고 있습니다. 연구팀은 일행이 수집한 측정값을 통해 철인지, 테르븀인지를 판별할 수 있었으며, 그것이 전부는 아니다.

Hala는 “우리는 개별 원자의 화학적 상태도 발견했습니다.”라고 설명했습니다. “분자 호스트 내의 철 원자와 테르븀 원자의 화학적 상태를 비교함으로써 우리는 희토류 금속인 테르븀 원자가 상당히 고립되어 있으며 철 원자가 원자와 강하게 상호 작용하는 동안 화학적 상태를 바꾸지 않는다는 것을 발견했습니다. . 바다.”

감지기에 의해 보이는 신호는 지문과 비교되었습니다. 이를 통해 연구자들은 샘플의 구성을 이해하고 물리적, 화학적 특성을 연구할 수 있습니다. 이는 다양한 일반 재료와 흔하지 않은 재료의 성능과 적용을 개선하는 데 중요할 수 있습니다.

논문의 첫 번째 저자이자 박사 학위 논문의 일부로 이 작업을 수행하고 있는 Tolulope Michael Ajayi는 “이 연구에서 사용된 기술과 시연된 개념은 X선 과학 및 나노 규모 연구에 새로운 지평을 열었습니다.”라고 말했습니다. “또한 X선을 사용하여 개별 원자를 탐지하고 특성화하면 연구에 혁명을 일으키고 환경 및 의학 연구에서 양자 정보 및 미량 원소 탐지와 같은 분야에서 새로운 기술을 생성할 수 있습니다. 이 성과는 또한 새로운 길을 열어줍니다. 과학 도구.” 고급 재료.

해당 연구는 저널에 게재되었습니다. 자연.

이 기사의 이전 버전은 다음에 게시되었습니다. 2023년 5월.

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