単一原子 X

多くの素人は、科学が単一の原子を X 線で撮影することができなかったことを知らないでしょう。

現在の最先端のシンクロトロンスキャナーで処理できる最善のことは、約 10,000 個の原子のアトグラムを X 線で撮影することですが、単一の原子によって生成される信号は非常に弱いため、従来の検出器は使用できません。 今まで。

この画期的な偉業は、SX-STM (シンクロトロン X 線走査型トンネル顕微鏡) として知られる技術を使用した、イリノイ州アルゴンヌ国立研究所の専用シンクロトロン装置のおかげで達成されました。

この画期的な進歩の背後にある研究者らは、これが生命を脅かす主要な病気の治療法発見、超高速量子コンピューターの開発、その他の材料や環境科学の進歩への道を開くと述べている。

原子は分子を構成する粒子であり、あらゆる物質が化学的に分解できる限界です。 ゴルフボールの中には、地球に収まるのと同じくらい多くのものが存在します。

SX-STM ではそれらを微小なレベルまで測定できるようになりました。 この偉業は物理学の「聖杯」と評され、この発見を説明する論文の筆頭著者であるオハイオ州立大学のソー・ワイ・フラ教授の長年の夢であった。

「原子は走査型プローブ顕微鏡で日常的に画像化できますが、X 線がなければ原子が何でできているかを知ることはできません」と Hla 博士は説明しました。 「私たちは現在、特定の原子の種類を一度に 1 原子ずつ正確に検出できるようになり、同時にその化学状態を測定できるようになりました。この発見は世界を変えるでしょう。」

X 線は、1895 年にレントゲンによって発見されて以来、健康診断から空港の保安検査に至るまで、数多くの用途や分野で使用されてきました。

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NASA の火星探査車キュリオシティには、岩石の組成を調べる X 線装置が装備されています。

科学における X 線の重要な用途は、サンプル内の物質の種類を識別することです。 長年にわたって、X 線検出に必要なサンプル中の物質の量は、シンクロトロン X 線の開発のおかげで大幅に減少してきました。

SX-STM は、励起された電子、つまり原子内部の陽子や中性子の周囲を移動する原子の外側の粒子を収集します。このスペクトルは、原子が何であるかを正確に検出できる指紋のようなものです。

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「この研究で使用された技術と実証されたコンセプトは、X線科学とナノスケール研究に新たな境地を切り開きました」と筆頭著者でオハイオ大学博士課程の学生であるTolulope Michael Ajayi氏は述べた。

「さらに、X 線を使用して個々の原子を検出して特性評価することは、研究に革命をもたらし、環境研究や医学研究における量子情報や微量元素の検出などの分野で新技術を生み出す可能性があります。」

「この成果は、高度な材料科学機器への道も開きます。」

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