كشفی كه جهان را متحول خواهد كرد
ثبت اولین تصویر پرتو ایکس از یک اتم با سوزن کوانتومی
تعمیرکار: دانشمندان دانشگاه اوهایو برای نخستین بار با استفاده از سوزن کوانتومی موفق به ثبت اولین تصویر پرتو ایکس از یک اتم شده اند.
به گزارش تعمیرکار به نقل از ایسنا و به نقل از نیو اطلس، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی پروفسور سا وای لا(Saw Wai Hla) از دانشکده فیزیک دانشگاه اوهایو، نخستین تصویر پرتو ایکس از یک اتم را به ثبت رسانده اند که به دانشمندان اجازه می دهد تا مواد و حالت های شیمیایی آنها را با وضوح بیشتری نسبت به قبل مطالعه کنند.
عکس گرفتن از اتم ها چیز جدیدی نیست. دانشمندان سال ها توانسته اند این کار را با میکروسکوپ های کاوشگر پویشی انجام دهند. میکروسکوپ های کاوشگر پویشی از یک نوک سوزنی با بار الکتریکی و اتمی تیز برای کاوش سطوح مواد در مقیاس نانو استفاده می نمایند که به لطف فعل و انفعالات مکانیکی کوانتومی سبب می شود که الکترون ها بین نوک و اتم های روی سطح جریان پیدا کنند.
میکروسکوپ های کاوشگر پویشی(SPM: Scanning probe microscope) از یک کاوشگر(پراب) که بر روی نمونه حرکت می کند، جهت بررسی سطح نمونه ها استفاده می نمایند. با استفاده از این میکروسکوپ ها علاوه بر توپوگرافی سطح، میتوان راجع به اصطکاک، مغناطش، خواص حرارتی و الاستیسیته ی سطح هم اطلاعاتی بدست آورد که با استفاده از روش های دیگر قابل دستیابی نیستند. در این میکروسکوپ، نوک یک پراب سالم و ایده آل، بسیار تیز است، به صورتی که در نوک آن تنها یک اتم جای می گیرد. ازاین رو از حساسیت بسیار بالایی برخوردار می باشد و به علت ابعاد بسیار کوچک خود می تواند در حد نانومتر، کوچکترین پستی یا بلندی ها را در سطح نمونه تشخیص دهد و با استفاده از تجهیزات و نرم افزارهای موجود در دستگاه، داده های بدست آمده را به صورت تصویر بر نمایشگر نمایش دهد.
خیلی از میکروسکوپ های پراب پویشی می توانند تعداد زیادی از تصاویر را همزمان بگیرند. روش استفاده از این فعل و انفعالات برای به دست آوردن یک تصویر به صورت کلی یک «حالت» خوانده می شود. وضوح با هر تکنیک مخلتف مقداری تفاوت می کند، اما برخی از تکنیکها به وضوح اتمی قابل ملاحظه ای می رسند. این تا حد زیادی ناشی از اینست که فعال کننده های فشار برقی بتوانند حرکت را با دقت در سطح اتمی یا حتی بهتر، در سطح الکترونی اجرا کنند.
اما مشکل همیشگی در استفاده از میکروسکوپ های کاوشگر پویشی، وضوح این تصاویر است. دانشمندان نه تنها می خواهند اتم ها را ببینند، بلکه می خواهند در مورد وضعیت شیمیایی آنها در مقیاس تک اتمی هم بدانند و برای این کار، استفاده از پرتو ایکس مورد نیاز است، اما دستگاههای مبتنی بر پرتو ایکس فعلی تنها می توانند تا یک اتوگرام یا یک میلیونیم تریلیونم گرم را که از حدود 10 هزار اتم تشکیل شده است، تحلیل کنند. این مقدار در سطح اتمی زیاد نیست، اما هنوز برای دانشمندان بسیار زیاد است.
پژوهشگران دانشگاه اوهایو برای غلبه بر این مشکل، اتم های آهن و تربیوم را در ماتریسی از ابرمولکول های حلقه ای شکل جاسازی کردند. آنها سپس از تکنیکی به نام میکروسکوپ تونلی پویشی پرتو ایکس سنکروترون(SX-STM) استفاده کردند که مکانیک اساسی یک میکروسکوپ کاوشگر پویشی را با پرتو ایکس ساخته شده بوسیله ی یک شتاب دهنده اتمی به نام سنکروترون ترکیب می کند.
این تجمیع، یک طیف پرتو ایکس تولید می کند که نحوه جذب پرتو ایکس توسط الکترون های ذکر شده در سطح هسته را ثبت می کند.
پروفسوری های لا می گوید: اتم ها را میتوان به صورت معمول با میکروسکوپ های کاوشگر پویشی تصویربرداری کرد، اما بدون پرتو ایکس نمی توان تشخیص داد که از چه چیزی ساخته شده اند.
وی ادامه داد: ما حالا می توانیم دقیقا نوع یک اتم خاص را شناسایی نماییم و می توانیم به صورت همزمان حالت شیمیایی آنرا اندازه گیری نماییم. زمانیکه بتوانیم این کار را انجام دهیم، می توانیم مواد را تا حد نهایی یک اتم ردیابی نماییم. این تأثیر زیادی بر علوم محیطی و پزشکی خواهد داشت و شاید حتی درمانی پیدا کند که بتواند تاثیر زیادی برای بشریت داشته باشد. این کشف جهان را متحول خواهد نمود.
این پژوهش در مجله Nature انتشار یافته است.
منبع: تعمیركار
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب