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科研人員首次探測到單個原子的X射線信號

2023-06-02 14:51:01 來源：新華網(wǎng) A+A-

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、阿爾貢國家實驗室等機構(gòu)進行,，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)生強烈的相互作用,。

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