Veda a výskum

Obrovský prelom v oblasti fyziky: Vedci vytvorili röntgen jediného atómu!

Už dlhé roky vedci túžili nahliadnuť na vlastnosti jedného jediného atómu a ich snahy sa konečne vyplatili.

Nový výskum vedený vedcami z Ohio University zaznamenal obrovský prelom v oblasti fyziky. Po prvýkrát v histórii sa výskumníkom podarilo zachytiť röntgenový podpis len jediného atómu.

Röntgenové žiarenie objavil v roku 1895 nemecký fyzik Wilhelm Conrad Röntgen a odvtedy našlo uplatnenie v mnohých rôznych odvetviach. Používa sa pri lekárskych vyšetreniach, na letiskách a röntgenovými inštrumentami sú vybavené aj rovery na planéte Mars. Tie pomocou tohto žiarenia skúmajú kompozíciu marťanských hornín.

Odoberajte Vosveteit.sk cez Telegram a prihláste sa k odberu správ

Vo vede sa röntgenové žiarenie typicky používa na identifikovanie materiálov v určitej vzorke. Od objavenia tohto žiarenia sa potrebné množstvo materiálu vo vzorke postupom času zmenšovalo vďaka technologickým pokrokom a objavením synchrotrónnych röntgenových lúčov. Dnes môžu vedci skúmať vzorku vážiacu len attogram, ktorá sa skladá z približne 10-tisíc atómov alebo viac. Menšie vzorky je takmer nemožné skúmať, pretože konvenčné röntgenové detektory nedokážu zachytiť mimoriadne slabý signál. Tentokrát sa ale vedcom podarilo splniť sen, ktorý ostával roky nevyriešený. Dokázali zachytiť len jeden atóm.

„Atóm dokážeme bežne zachytiť pomocou špecifických mikroskopov, no bez röntgenu nemôžeme povedať z čoho sú zložené. Teraz však máme možnosť zistiť typ konkrétneho atómu a odmerať jeho chemický stav,“ vysvetľuje Saw Wai Hla, jeden z autorov prelomovej štúdie.

V rámci štúdie sa vedcom podarilo zachytiť röntgenom len jediný atóm, no od praktického uplatnenia má táto metóda ešte ďaleko. Keď to ale dokážeme bez problémov, vedci budú môcť sledovať materiály až do najmenšieho možného merítka, jedného atómu. Znamená to, že táto metóda má potenciál priniesť obrovské objavy v rôznych smeroch a môže zmeniť svet a ľudstvo.

Zachytenie jediného atómu

Vedci svoj výskum demonštrovali na atóme železa a terbia. V oboch prípadoch sa atóm nachádzal v molekule. Aby dokázali skúmať jediný atóm, tradičný röntgenový detektor vybavili špecializovaným detektorom. Ten sa skladal z ostrého kovového špicu v extrémne blízkej vzdialenosti ku skúmanej vzorke. Pomocou tejto techniky sa im podarilo získať spektrum jedného atómu, čo je v podstate ako jeho jedinečný odtlačok prsta.

„Podarilo sa nám odhaliť chemické vlastnosti individuálnych atómov. Zistili sme napríklad to, že atóm terbia je pomerne izolovaný a nemení svoje chemické vlastnosti. Atóm železa naopak reaguje so svojim okolím,“ vysvetlil Hla.

Vedcom sa podarilo zachytiť len jediný atóm
Naľavo môžete vidieť supramolekulu železa, kde je prítomný len jeden atóm. Napravo je podpis len jediného atómu železa. Zdroj: Ohio University

Hla sa už v minulosti venoval nano a kvantovým vedám, pričom jeho obrovskou vášňou bolo pochopenie chemických a fyzikálnych vlastností materiálov na úrovni individuálnych atómov. Prístroj, ktorý im umožnil tento prelomový objav, vyvíjali vedci viac ako 12 rokov. Ich snahy sa nakoniec vyplatili.

V nasledujúcich krokoch vedci budú pokračovať v používaní tejto metódy a pokúsia sa odhaliť vlastnosti aj ďalších individuálnych atómov. Zároveň budú hľadať ďalšie spôsoby, akými by ich technológia mohla zmeniť svet.

Prihláste sa k odberu správ z Vosveteit.sk cez Google správy
Tagy
Zobraziť komentáre
Close
Close