كشفی كه جهان را متحول خواهد كرد
ثبت اولین تصویر پرتو ایکس از یک اتم با سوزن کوانتومی
گردو دانلود: دانشمندان دانشگاه اوهایو برای نخستین بار با بهره گیری از سوزن کوانتومی موفق به ثبت اولین تصویر پرتو ایکس از یک اتم شده اند.
به گزارش گردو دانلود 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 موجب 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 بهره گیری از این میکروسکوپ ها علاوه بر توپوگرافی سطح، می توان راجع به اصطکاک، مغناطش، خواص حرارتی و الاستیسیته ی سطح نیز اطلاعاتی بدست آورد که با بهره گیری از روش های دیگر قابل دستیابی نیستند. در این میکروسکوپ، نوک یک پراب سالم و ایده آل، بسیار تیز است، بطوریکه در نوک آن تنها یک اتم جای می گیرد. بدین سبب از حساسیت بسیار بالایی برخوردارست و به سبب ابعاد بسیار کوچک خود می تواند در حد نانومتر، کوچکترین پستی یا بلندی ها را در سطح نمونه تشخیص دهد و با بهره گیری از تجهیزات و نرم افزارهای موجود در دستگاه، داده های بدست آمده را بصورت 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 بطور کلی یک «حالت» خوانده می شود. وضوح با هر تکنیک مخلتف مقداری تفاوت می کند، اما برخی از مهارتها به وضوح اتمی شایان توجهی می رسند. این تا حد زیادی ناشی از این است 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 فقط می خواهند اتم ها را ببینند، بلکه می خواهند در مورد وضعیت شیمیایی آنها در مقیاس تک اتمی نیز بدانند و برای این کار، استفاده از پرتو ایکس مورد نیاز است، اما دستگاه های 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 تولید شده ازطریق 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 می توان بطور معمول با میکروسکوپ های کاوشگر پویشی تصویربرداری کرد، اما بدون پرتو ایکس نمی توان تشخیص داد که از چه چیزی تولید شده اند.
وی ادامه داد: ما حالا می توانیم دقیقاً نوع یک اتم خاص را شناسایی نماییم و می توانیم بطور همزمان حالت شیمیایی آنرا اندازه گیری نماییم. زمانی که بتوانیم این کار را انجام دهیم، می توانیم مواد را تا حد نهایی یک اتم ردیابی نماییم. این تاثیر زیادی بر علوم محیطی و پزشکی خواهد داشت و شاید حتی درمانی پیدا کند که بتواند تأثیر زیادی برای بشریت داشته باشد. این کشف جهان را متحول خواهدنمود.
این پژوهش در مجله Nature انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب