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科研人員首次探測到單個原子的X射線信號

中國證券網
2023-06-02 16:36

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  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射線作用下產生的信號,據此分析出元素種類和原子的化學狀態,這個成果可望為材料檢測技術帶來革新。

  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。相關論文日前發表在英國《自然》雜誌上。

  X射線廣泛應用於醫療、環境、安全等領域的檢測,隨著技術進步,檢測所需材料樣本數量目前已經減少到1萬個原子的級別。但單個原子產生的X射線信號非常微弱,傳統手段難以探測,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),結合了粒子加速器產生的高品質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。研究人員使用特製金屬探針,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層電子被X射線激發出來,通過量子隧穿效應“穿越”到探針尖端。

  這些電子帶有獨特印記,分析它們產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。觀察顯示,鋱原子在分子裡非常“孤僻”,鐵原子則與附近的原子發生強烈的相互作用。

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