新華社北京6月2日電 美國科研人員首次探測到了單個原子在X射線作用下產(chǎn)生的信號，據(jù)此分析出元素種類和原子的化學(xué)狀態(tài)，這個成果可望為材料檢測技術(shù)帶來革新。
這項研究由美國俄亥俄大學(xué)、阿爾貢國家實驗室等機(jī)構(gòu)進(jìn)行，分別探測到了嵌在分子框架中的單個鐵原子和單個鋱原子的X射線信號。相關(guān)論文日前發(fā)表在英國《自然》雜志上。
X射線廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、環(huán)境、安全等領(lǐng)域的檢測，隨著技術(shù)進(jìn)步，檢測所需材料樣本數(shù)量目前已經(jīng)減少到1萬個原子的級別。但單個原子產(chǎn)生的X射線信號非常微弱，傳統(tǒng)手段難以探測，新方法將幫助大幅提高檢測精度。
這項研究使用的觀測手段稱為同步輻射X射線-掃描隧道顯微鏡(SX-STM)，結(jié)合了粒子加速器產(chǎn)生的高質(zhì)量X射線源和能對單個原子進(jìn)行觀察的掃描隧道顯微鏡技術(shù)。研究人員使用特制金屬探針，控制探針尖端停留在待檢測樣本上方約0.5納米處，用X射線照射樣本。樣本原子中靠近原子核的內(nèi)層電子被X射線激發(fā)出來，通過量子隧穿效應(yīng)“穿越”到探針尖端。
這些電子帶有獨特印記，分析它們產(chǎn)生的隧穿電流就可確定元素種類，還能檢測出原子的化學(xué)狀態(tài)。觀察顯示，鋱原子在分子里非?！肮缕А保F原子則與附近的原子發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用。
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