Ученые сделали первый в мире рентгеновский снимок одного атома

Ученые из Огайо, Аргонской национальной лаборатории и Университета Иллинойса-Чикаго смогли получить рентгеновский снимок одного атома и определить его элементарный и химический состав. Это стало возможным благодаря использованию специального металлического наконечника в качестве детектора, который собирал электроны, возбужденные рентгеновским излучением. Такая техника называется сканирующей туннельной микроскопией с рентгеновским излучением (SX-STM).

Слева: схема надмолекулярной сборки тербия, где тербий отмечен голубым, бром - синим, а кислород - красным. Слева: SX-STM изображение надмолекулярных ансамблей тербия. (Аджайи и др., Nature , 2023 г.)

Ученые исследовали два атома - железа и тербия - связанных с органическими лигандами. Они обнаружили, что рентгеновский спектр каждого атома имеет уникальный отпечаток - сигналы на границах поглощения L 2,3 и M 4,5 для железа и тербия соответственно. Кроме того, они смогли характеризовать химические состояния этих атомов по спектрам поглощения возле края, в которых доминировал процесс резонансного туннелирования возбужденных рентгенами электронов (X-ERT) для атома железа.

Рентгеновский сигнал был зарегистрирован только тогда, когда наконечник находился непосредственно над атомом в крайней близости, что подтверждает атомарно локализованное обнаружение в режиме туннелирования.

Эта работа объединяет рентгеновское излучение с квантовым туннелированием и открывает новые возможности для одновременной характеризации элементарных и химических свойств материалов на предельном уровне одного атома.