Atomların kemikleri olmayabilir ama yine de nasıl bir araya geldiklerini bilmek istiyoruz. Bu küçük parçacıklar, tüm normal maddenin (kemiklerimiz dahil) inşa edildiği temeldir ve onları anlamak, daha büyük Evreni anlamamıza yardımcı olur.
Şu anda atomları ve molekülleri ve bunların nasıl düzenlendiğini anlamamıza yardımcı olması için yüksek enerjili X-ışını ışığını kullanıyoruz ve kırınımlı ışınları yakalayarak kristal biçimindeki konfigürasyonlarını yeniden oluşturuyoruz.
Şimdi bilim adamları, tek bir atomun özelliklerini karakterize etmek için X ışınlarını kullandılar ve bu tekniğin maddeyi en küçük yapı taşları seviyesinde anlamak için kullanılabileceğini gösterdiler.
“Burada,” uluslararası bir ekip yaz Ohio Üniversitesi’nden fizikçi Tolulope Ajayi ve ABD’deki Argonne Ulusal Laboratuvarı liderliğindeki “X-ışınlarının yalnızca bir atomun temel ve kimyasal durumunu karakterize etmek için kullanılabileceğini gösteriyoruz.”
X-ışınları, malzemelerin atomik düzeyde karakterizasyonu için uygun bir prob olarak kabul edilir, çünkü dalga boyu dağılımları bir atomun boyutuyla karşılaştırılabilir.
Ve gerçekten küçücük ölçeklerde nasıl bir araya getirildiğini görmek için X-ışınlarını bir şeylere fırlatmak için birkaç teknik var.
Bunlardan biri senkrotron X-ışınlarıX-ışınlarının yüksek enerjilere hızlandırıldığı, böylece çok daha parlak parladıkları.
Gerçekten ince ölçekleri çözmeye çalışmak için Ajayi ve meslektaşları, senkrotron X-ışınlarını atomik ölçekli görüntüleme için bir mikroskopi tekniği ile birleştiren bir teknik kullandılar. taramalı tünelleme mikroskobu. Bu, “kuantum tünelleme” olarak bilinen şeyde test malzemesinin elektronlarıyla etkileşime giren mükemmel bir keskin uçlu iletken prob kullanır.
Çok yakın yakınlıklarda (yarım nanometre gibi), bir elektronun kesin konumu belirsizdir ve onu malzeme ile sonda arasındaki boşluğa yayar; atomun durumu daha sonra ortaya çıkan akımda ölçülebilir.
Birlikte, iki teknik senkrotron X-ışını taramalı tünelleme mikroskobu (SX-STM) olarak bilinir. Yükseltilmiş X-radyasyonu numuneyi uyarır ve iğne benzeri detektör ortaya çıkan fotoelektronları toplar. Ve bu oldukça inanılmaz olasılıkların önünü açan heyecan verici bir tekniktir: Geçen yıl ekip, SX-STM’yi kullanarak tek bir molekülü döndürmek.
Bu kez, tek bir demir atomunun özelliklerini ölçmeye çalışarak daha da küçüldüler. Ayrı ayrı oluşturdular supramoleküler düzeneklerligand olarak adlandırılan bir atom halkası içindeki demir ve terbiyum iyonları dahil. Bir demir ve altı rubidyum atomu, terpiridin ligandları ile bağlanmıştır; terbiyum, oksijen ve brom, piridin-2,6-dikarboksamid ligandları kullanılarak bağlandı.
Bu numuneler daha sonra SX-STM’ye tabi tutuldu.
Dedektörün aldığı ışık, numuneye gönderilen ışıkla aynı değildir. Bazı dalga boyları atom çekirdeğindeki elektronlar tarafından emilir, bu da alınan X-ışını spektrumunda bazı koyu çizgiler olduğu anlamına gelir.
Ekip, bu daha koyu çizgilerin, sırasıyla demir ve terbiyum tarafından emilen dalga boylarıyla tutarlı olduğunu buldu. Bu atomların kimyasal durumlarını belirlemek için absorpsiyon spektrumları da analiz edilebilir.
Demir atomu için ilginç bir şey oldu. X-ışını sinyali, yalnızca prob ucu, supramoleküler yapısındaki demir atomunun tam üzerinde ve son derece yakın bir yerde bulunduğunda tespit edilebildi.
Araştırmacılar, bunun tünel açma rejimindeki tespiti doğruladığını söylüyor. Tünelleme bir kuantum fenomeni olduğundan, bunun kuantum mekaniğini incelemek için çıkarımları vardır.
“İşimiz,” araştırmacılar yazıyor“senkrotron X-ışınlarını bir kuantum tünelleme işlemine bağlar ve nihai tek atom sınırında malzemelerin temel ve kimyasal özelliklerinin eşzamanlı karakterizasyonu için gelecekteki X-ışınları deneylerini açar.”
Bu muhtemelen en az kemikler kadar iyidir.
Araştırma yayınlandı Doğa.
Kaynak : https://www.sciencealert.com/worlds-first-x-ray-of-a-single-atom-reveals-chemistry-on-the-smallest-level