Pensar en radiografías puede traer recuerdos de huesos rotos o exámenes dentales. Pero esta luz altamente energética puede mostrarnos más que solo nuestros huesos: también se usa para estudiar el mundo molecular e incluso las reacciones bioquímicas en tiempo real. Sin embargo, un problema es que los investigadores nunca han podido estudiar un solo átomo con rayos X. hasta ahora.
Los científicos han podido caracterizar un solo átomo usando rayos X. No solo pudieron distinguir el tipo de átomos que estaban viendo (había dos tipos diferentes), sino que también pudieron estudiar el comportamiento químico que exhibían estos átomos.
“Los átomos se pueden visualizar de forma rutinaria con microscopios de sonda de barrido, pero sin rayos X, uno no puede saber de qué están hechos”, dijo el profesor Sao Wai Hla, autor principal de la Universidad de Ohio y el Laboratorio Nacional Argonne, en un artículo. declaración.
“Una vez que podamos hacer esto, podremos rastrear el material hasta el límite de un solo átomo. Esto tendrá un gran impacto en las ciencias médicas y ambientales y tal vez incluso encontremos un tratamiento que podría tener un gran impacto en la raza humana”. Este descubrimiento cambiará el mundo”.
El trabajo logró rastrear un átomo de hierro y un átomo de terbio, elemento que forma parte de los llamados metales de tierras raras. Ambos han sido insertados en sus anfitriones moleculares. El detector de rayos X convencional se ha complementado con uno especial adicional. Este último tenía una punta de metal afilada especializada que debía colocarse muy cerca de la muestra para recolectar los electrones excitados por rayos X. A partir de las medidas recopiladas por la punta, el equipo puede saber si es hierro o terbio, y eso no es todo.
“También descubrimos los estados químicos de los átomos individuales”, explicó Hla. “Al comparar los estados químicos de un átomo de hierro y un átomo de terbio dentro de anfitriones moleculares especiales, encontramos que un átomo de terbio, un metal de tierras raras, está más o menos aislado y no cambia su estado químico mientras que el átomo de hierro interactúa fuertemente con los alrededores.”
La señal vista por el detector se comparó con una huella dactilar. Permite a los investigadores comprender la composición de la muestra, así como estudiar sus propiedades físicas y químicas. Esto puede ser fundamental para mejorar el rendimiento y la aplicación de una variedad de materiales comunes y no tan comunes.
“La técnica utilizada y el concepto demostrado en este estudio han abierto nuevos horizontes en la ciencia de los rayos X y los estudios a nanoescala”, dijo Tululop Michael Ajay, el primer autor del artículo que realizó el trabajo como parte de su tesis doctoral. Además, el uso de rayos X para detectar y caracterizar átomos individuales podría revolucionar la investigación y generar nuevas tecnologías en áreas como la información cuantitativa y la detección de elementos traza en la investigación médica y medioambiental, por nombrar algunas. Este logro también abre el camino para dispositivos avanzados en ciencia de materiales”.
El estudio ha sido publicado en la revista naturaleza.
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