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首次检测单原子X射线信号将彻底改变材料检测方法


实验示意图。首次X射图片来源:物理学家组织网。检测检测

科技日报记者 刘霞。单原

俄亥俄大学、线信阿贡国家实验室、彻底材料伊利诺伊大学芝加哥分校等科学家首次拍摄了单原子X射线信号。改变这一突破性成就预计将彻底改变科学家检测材料的首次X射方式,并于5月31日发表在《自然》杂志上。检测检测

自1895年伦琴发现X射线以来,单原X射线已广泛应用于从体检到机场安检的线信许多领域,其在科学领域的彻底材料重要用途之一是识别样本材料。到目前为止,改变X射线能检测到样品的首次X射最小质量约为1阿克(1克等于10的18次方阿克),约有1万个原子。检测检测传统的单原x射线探测器无法用来探测单个原子,因为单个原子产生的x射线信号非常弱。

在最新的研究中,阿贡国家实验室的韦哈拉等人将一个铁原子和一个分子宿主插入其中。为了检测单个原子发出的X射线信号,他们在X射线探测器中添加了一个由样品附近尖锐金属尖端制成的专用探测器,以收集X射线刺激的电子。当x射线照射到原子上时,激发核心能级电子,通过重叠的原子/分子轨道隧道穿透探测器尖端,获得的光谱可以揭示原子的相关信息。

哈拉说,最新技术被称为同步加速器x射线扫描隧道显微镜(SX-STM)X射线光谱是由核心能级电子的光吸收触发的,每个光谱都是独一无二的,所以它们能准确地检测到原子的“庐山真面目”。同时,他们还探测到了单个原子的化学状态:二原子相当“孤僻”,不会改变其化学状态;铁原子与周围环境有很强的相互作用。这将使他们能够更好地操纵宿主中不同材料的原子,以满足各个领域不断变化的需求。

研究小组强调,这一突破将为X射线和纳米科学开辟新的世界。在量子信息、环境和医学研究微量元素检测等领域,使用x射线检测和表征单个原子可能产生新技术。这一成就也为先进的材料科学仪器开辟了道路。

哈拉和其他人计划继续使用x射线来检测单个原子的性质,并找到更好的应用方法来帮助研究材料和其他领域。

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