Получен первый рентгеновский снимок отдельного атома: Как он выглядит?

Физикам Университета Огайо удалось сделать первый рентгеновский снимок одиночного атома, выделив его среди сотен тысяч других рядом с ним. Это открытие поможет лучше узнать химические свойства атомов.

В рамках исследования, результаты которого были опубликованы в журнале Nature, химикам из Китая, США и Франции удалось заснять отдельные атомы железа и тербия.

Получать изображения отдельных атомов ученые могут уже достаточно давно — с помощью электронно-силовой микроскопии: специальные микроскопы сканируют образец с помощью зонда, и ученые оценивают ток, создаваемый зондом, и по его характеристикам воссоздают изображение атома. Однако до сих пор ученым не удавалось распознавать в атомах отдельные химические элементы и тем более узнавать об их химической активности. Новый метод, однако, позволяет не только узнать, атом какого элемента был обнаружен, но также дает информацию о его взаимодействии с другими элементами и о том, насколько это взаимодействие сильное.

В современной науке рентгеноструктурный анализ определяет химические свойства веществ при исследовании как минимум 10 000 атомов в образце. Теперь же ученым удалось обнаружить в образцах с ионами железа и катионами тербия сигналы от отдельных атомов железа и тербия. Более того, ученые смогли получить из сигнала информацию о степени химической активности каждого из атомов и о том, насколько сильно они взаимодействовали с окружающими их атомами других веществ.

«Мы смогли определить и химические состояния отдельных атомов. Сравнив их состояния в разных молекулярных комплексах, мы показали, что тербий — редкоземельный металл — остается сравнительно изолированным, а железо заметно взаимодействует со своим окружением», — написали авторы.

На изображении слева показана молекула с одним атомом железа, а справа — кривая тока через детектор, обнаруживающая железо и его химическую активность: