世界上第一个单原子X射线揭示了最小水平的化学

发布时间：2023-06-02 10:58:32 所属栏目：外闻来源：

导读：原子可能没有骨骼，但我们仍然想知道它们是如何组合在一起的。这些小微粒子正是构成一切正常物质的前提,我们对它们的了解可以帮助我们理解宇宙更广阔的一面。

我们目前可以使用高能X射线来帮助我们理解原子和分子

原子可能没有骨骼，但我们仍然想知道它们是如何组合在一起的。这些小微粒子正是构成一切正常物质的前提,我们对它们的了解可以帮助我们理解宇宙更广阔的一面。

我们目前可以使用高能X射线来帮助我们理解原子和分子，以及它们是如何排列的，捕捉衍射光束来重建它们的晶体结构。

现在，科学家们已经使用X射线来表征单个原子的特性，表明这项技术可以用来在物质最微小构件的水平上理解物质。

由俄亥俄大学和美国阿贡国家实验室的物理学家托卢洛普·阿加伊（Tolulope Ajayi）领导的一个国际团队表示：“在这里，我们证明X射线可以用来表征一个原子的元素和化学状态。”

X射线被认为是在原子水平上表征材料的合适探针，因为它们的波长分布与原子的大小相当。

有几种技术可以用X射线照射物体，看看它们是如何在很小的尺度上组合在一起的。其中之一是同步加速器X射线，其中电子沿着圆形轨道加速，直到它们发出明亮的高能光。

为了分辨真正精细的尺度，物理学家托卢洛普·阿加伊和他的同事使用了一种将同步辐射X射线与原子尺度成像显微镜技术相结合的技术，称为“扫描隧道显微镜”。这里采用了一种优秀的尖端导电探针，该探针与测试材料的电子相互作用，称为“量子隧道”。

在非常接近的地方（比如半纳米），电子的精确位置是不确定的，会将其涂抹在材料和探针之间的空间中；原子的状态就可以在产生的电流中进行测量。

这两种技术统称为“同步加速器X射线扫描隧道显微镜（SX-STM）”。放大的X射线激发样品，针状探测器收集产生的光电子。这是一项令人兴奋的技术，它开启了一些令人难以置信的可能性：去年，该团队发表了一篇关于使用 SX-STM 旋转单个分子的论文

探测器接收到的光与照射在样品上的光是不一样的。一些波长被原子核中的电子吸收，这意味着在接收到的X射线光谱上有一些较暗的线。

研究小组发现，这些较暗的线条分别与铁和铽吸收的波长一致。吸收光谱也可以分析，以确定这些原子的化学状态。

对于铁原子，有趣的事情发生了。这种探头只有在探针镜头恰好位于铁原子的超分子结构之上方而且与铁原子相距很近的情况下才能侦测到 x射线信号

研究人员表示：“我们的工作，将同步加速器X射线与量子隧道过程联系起来，并开启了未来的X射线实验，以同时表征材料在单原子极限下的元素和化学性质。”

（编辑：汽车网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!