اندی کوربلی -5 ژوئن 2023-هنگامی که اشعه ایکس (به رنگ آبی) یک اتم آهن (قرمز، مرکز) را روشن می کند، الکترون های سطح هسته برانگیخته می شوند. – انیمیشن از طریق SWNS
بسیاری از افراد غیرحرفه ای نمی دانند که علم هرگز قادر به پرتو ایکس یک اتمی نبوده است.بهترین کاری که اسکنرهای سنکروترون پیشرفته کنونی می توانند مدیریت کنند، پرتو ایکس کردن یک آتوگرام (حدود 10000 اتم) است، اما سیگنال تولید شده توسط یک اتم به قدری ضعیف است که آشکارسازهای معمولی تا به حال قابل استفاده نیستند.
این شاهکار برجسته به لطف ابزار سینکروترون ساخته شده در آزمایشگاه ملی آرگون در ایلینویز با استفاده از تکنیکی به نام SX-STM (میکروسکوپ تونلی اسکن اشعه ایکس سنکروترون) به دست آمد.
محققان پشت این پیشرفت می‌گویند که راه را برای یافتن درمان بیماری‌های تهدیدکننده حیات، توسعه رایانه‌های کوانتومی فوق‌سریع و دیگر پیشرفت‌ها در مواد و علوم زیست محیطی هموار می‌کند.
اتم ها ذراتی هستند که مولکول ها را می سازند و حدی هستند که هر ماده ای را می توان از نظر شیمیایی تجزیه کرد.
SX-STM اکنون می تواند آنها را تا بی نهایت کوچک اندازه گیری کند. این شاهکار به عنوان جام مقدس فیزیک و رویای دیرینه پروفسور Saw Wai Hla از دانشگاه ایالتی اوهایو، نویسنده اصلی مقاله در توضیح این کشف، توصیف شده است.
دکتر Hla توضیح داد: “اتم ها را می توان به طور معمول با میکروسکوپ های کاوشگر روبشی تصویربرداری کرد – اما بدون اشعه ایکس نمی توان تشخیص داد که از چه چیزی ساخته شده اند.” ما اکنون می‌توانیم دقیقاً نوع یک اتم خاص، یک اتم در هر زمان را شناسایی کنیم و می‌توانیم به طور همزمان حالت شیمیایی آن را اندازه‌گیری کنیم. این کشف جهان را متحول خواهد کرد.»
از زمان کشف آن توسط رونتگن در سال 1895، اشعه ایکس در ده ها کاربرد و زمینه، از معاینات پزشکی گرفته تا غربالگری های امنیتی در فرودگاه ها، مورد استفاده قرار گرفته است.
مریخ نورد کنجکاوی ناسا به یک دستگاه اشعه ایکس برای بررسی ترکیب سنگ ها مجهز شده است.
یکی از کاربردهای مهم اشعه ایکس در علم، شناسایی نوع مواد در یک نمونه است. در طول سال ها، به لطف توسعه اشعه ایکس سنکروترون، مقدار مواد در یک نمونه مورد نیاز برای تشخیص اشعه ایکس به شدت کاهش یافته است.
SX-STM الکترون‌های برانگیخته را جمع‌آوری می‌کند، ذرات بیرونی اتم که در اطراف پروتون‌ها و نوترون‌های داخل حرکت می‌کنند، و طیفی که در نتیجه تولید می‌شود مانند اثر انگشتی است که تشخیص دقیق اتم را امکان‌پذیر می‌سازد.
تولووپ مایکل آجی، نویسنده اول، دانشجوی دکترا در اوهایو، گفت: «تکنیک مورد استفاده و مفهوم اثبات شده در این مطالعه، زمینه جدیدی را در علم پرتو ایکس و مطالعات نانومقیاس گشود.
علاوه بر این، استفاده از اشعه ایکس برای شناسایی و شناسایی اتم‌های منفرد می‌تواند تحقیقات را متحول کند و فناوری‌های جدیدی را در زمینه‌هایی مانند اطلاعات کوانتومی و تشخیص عناصر کمیاب در تحقیقات زیست‌محیطی و پزشکی ایجاد کند.
“این دستاورد همچنین راه را برای ابزار دقیق علوم مواد پیشرفته باز می کند.”
