Рентгеновское излучение, открытое Вильгельмом Рентгеном в 1895 году, в настоящее время широко используется в разных областях — от медицины до материаловедения. Исследования, проводимые посредством рентгеновского излучения, требуют большого количества атомов, и уменьшение образца без ущерба для информативности анализа было и остается важной целью. Группа ученых Аргоннской национальной лаборатории США под руководством профессора Со Вай Хла недавно продемонстрировала возможность применения рентгеновских лучей для определения элементного и химического состояния всего лишь одного атома.
«Изображения атомов можно запросто получать с помощью сканирующих зондовых микроскопов, но без рентгеновских лучей никто не скажет, из чего они состоят, — цитирует Хла, который также возглавляет Институт наноразмерных и квантовых явлений при Университете Огайо, Sci.News. — Сейчас мы уже можем точно определить тип конкретного атома и одновременно измерить его химическое состояние».
Профессор Хла с соавторами по статье, опубликованной в конце мая в Nature, проводили свои эксперименты, используя источник синхротронного излучения Аргоннской лаборатории. Для демонстрации они выбрали атом железа и тербия, закрепленные в молекулярных носителях, а чтобы обнаружить рентгеновский сигнал одного атома, использовали метод синхротронной рентгеновской сканирующей туннельной микроскопии. По словам Хла, получаемые при этом рентгеновские спектры подобны отпечаткам пальцев, каждый из которых уникален и способен точно определить, что за материал используется в эксперименте.
Как отмечают авторы, генерирование рентгеновских лучей в синхротроне в середине XX века коренным образом изменило изучение материальных объектов, и с тех пор источники синхротронного излучения постоянно совершенствуются — с повышением разрешающей способности и минимизацией количества исследуемого образца. До экспериментов профессора Хла и его коллег для получения рентгенограммы нужно было не меньше 10 000 атомов. Рентгенограмма отдельного атома также позволила авторам определить его химическое состояние. Так, сравнивая химические состояния атома железа и атома тербия внутри соответствующих молекулярных носителей, ученые обнаружили, что атом тербия, редкоземельного металла, довольно изолирован и не меняет своего химического состояния, в то время как атом железа сильно взаимодействует со своим окружением.
Марина АСТВАЦАТУРЯН
Нет комментариев