Rayos X de un solo átomo por primera vez en un avance que ‘cambiará el mundo’

Mucha gente normal no se dará cuenta de que la ciencia nunca ha sido capaz de obtener rayos X de un solo átomo.

Lo mejor que pueden manejar los escáneres de sincrotrón actuales es generar imágenes de rayos X, alrededor de 10,000 átomos, pero la señal producida por un solo átomo es demasiado débil para los detectores convencionales. hasta ahora.

La hazaña se logró gracias a un instrumento de sincrotrón especialmente diseñado en el Laboratorio Nacional de Argonne en Illinois utilizando una técnica conocida como SX-STM (Microscopía de túnel de barrido de rayos X de sincrotrón).

Los investigadores detrás del avance dicen que allana el camino para encontrar curas para las principales enfermedades que amenazan la vida, el desarrollo de computadoras cuánticas ultrarrápidas y otros avances en materiales y ciencias ambientales.

Los átomos son las partículas que forman las moléculas y los límites hasta los cuales cualquier sustancia puede descomponerse químicamente. En una pelota de golf hay muchas pelotas de golf que se pueden poner en el suelo.

El SX-STM ahora puede escalarlo a un grado infinitesimal. La hazaña ha sido descrita como el «santo grial» de la física y un sueño de larga data del profesor Saw Wai Hla de OSU, autor principal del artículo que explica el descubrimiento.

“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”, explicó el Dr. Hla. Ahora podemos detectar exactamente el tipo de un átomo en particular, un átomo a la vez, y podemos medir simultáneamente su estado químico. Este descubrimiento cambiará el mundo».

Desde su descubrimiento por Roentgen en 1895, los rayos X se han utilizado en decenas de aplicaciones y campos, desde exámenes médicos hasta controles de seguridad en aeropuertos.

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Un uso importante de los rayos X en la ciencia es determinar el tipo de material en una muestra. A lo largo de los años, la cantidad de material en la muestra necesaria para la detección de rayos X se ha reducido considerablemente gracias al desarrollo de los rayos X de sincrotrón.

El SX-STM recolecta electrones excitados, las partículas en la superficie exterior del átomo que se mueven alrededor de los protones y neutrones dentro, y el espectro producido de esta manera es como una huella dactilar que permite una detección precisa del átomo.

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«La técnica utilizada y el concepto demostrado en este estudio han abierto nuevos horizontes en la ciencia de rayos X y los estudios a nanoescala», dijo el primer autor Tululop Michael Ajay, estudiante de doctorado en el estado de Ohio.

«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 ambiental, por nombrar algunas».

«Este logro también abre el camino para dispositivos avanzados en ciencia de materiales».

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