Tek Bir Atomun Dünyadaki İlk X-Işını
Röntgen ışınlarını düşünmek kırık kemikleri ya da diş kontrollerini akla getirebilir. Ancak bu son derece enerjik ışık bize kemiklerimizden daha fazlasını gösterebilir: aynı zamanda moleküler dünyayı, hatta biyokimyasal reaksiyonları gerçek zamanlı olarak incelemek için de kullanılır. Ancak bir sorun var ki, araştırmacılar X-ışınları ile tek bir atomu hiç inceleyememişlerdi. Şimdiye kadar.
Bilim insanları X-ışınlarını kullanarak tek bir atomu karakterize etmeyi başardılar. Sadece gördükleri atomların türünü ayırt etmekle kalmadılar (iki farklı atom vardı), aynı zamanda bu atomların gösterdiği kimyasal davranışı da incelemeyi başardılar.
“Atomlar taramalı prob mikroskopları ile rutin olarak görüntülenebilir, ancak X-ışınları olmadan neyden yapıldıkları söylenemez. Ohio Üniversitesi ve Argonne Ulusal Laboratuarı’ndan kıdemli yazar Profesör Saw Wai Hla yaptığı açıklamada, “Artık her seferinde bir atom olmak üzere belirli bir atomun türünü tam olarak tespit edebiliyor ve kimyasal durumunu aynı anda ölçebiliyoruz” dedi.
“Bunu yapabildiğimizde, malzemeleri sadece bir atomun nihai sınırına kadar izleyebiliriz. Bunun çevre ve tıp bilimleri üzerinde büyük bir etkisi olacak ve hatta belki de insanlık için büyük bir etkisi olabilecek bir tedavi bulacağız. Bu keşif dünyayı dönüştürecek.”
Her yapının merkezinde terbiyum atomu bulunan terbiyum supramoleküler düzeneklerinin taramalı tünelleme mikroskobu.Resim kredisi: Ajayi ve diğerleri, Nature, 2023
Çalışma, nadir toprak metalleri olarak adlandırılan elementin bir parçası olan bir demir atomunu ve bir terbiyum atomunu izlemeyi başardı. Her ikisi de kendi moleküler konaklarına yerleştirildi. Geleneksel bir X-ışını detektörü ekstra özel bir detektörle desteklendi. Bu sonuncusu, X-ışını ile uyarılan elektronları toplamak için numuneye çok yakın yerleştirilmesi gereken özel bir keskin metal uca sahipti. Ekip, uç tarafından toplanan ölçümlerden numunenin demir mi yoksa terbiyum mu olduğunu anlayabildi ve hepsi bu kadar da değil.
Hla, “Tek tek atomların kimyasal durumlarını da tespit ettik,” diye açıkladı. “Bir demir atomunun ve bir terbiyum atomunun ilgili moleküler konakçıların içindeki kimyasal durumlarını karşılaştırarak, nadir toprak metali olan terbiyum atomunun oldukça izole olduğunu ve kimyasal durumunu değiştirmediğini, demir atomunun ise çevresiyle güçlü bir şekilde etkileşime girdiğini gördük.”
Altı rubidyum atomu ve bir demir içeren supramoleküler düzeneklerin görüntüleri.Resim kredisi: Ajayi ve diğerleri, Nature, 2023
Dedektör tarafından görülen sinyal parmak izi ile karşılaştırılmıştır. Araştırmacıların bir numunenin bileşimini anlamalarının yanı sıra fiziksel ve kimyasal özelliklerini incelemelerine de olanak tanıyor. Bu, çeşitli yaygın ve çok yaygın olmayan malzemelerin performansının ve uygulamasının iyileştirilmesi için kritik olabilir.
Makalenin ilk yazarı olan ve bu çalışmayı doktora tezinin bir parçası olarak yapan Tolulope Michael Ajayi, “Bu çalışmada kullanılan teknik ve kanıtlanan konsept, X-ışını bilimi ve nano ölçekli çalışmalarda yeni bir çığır açtı” dedi. “Dahası, tek tek atomları tespit etmek ve karakterize etmek için X-ışınlarını kullanmak, araştırmalarda devrim yaratabilir ve kuantum bilgi ve çevresel ve tıbbi araştırmalarda eser elementlerin tespiti gibi alanlarda yeni teknolojilerin doğmasına yol açabilir. Bu başarı aynı zamanda gelişmiş malzeme bilimi enstrümantasyonunun da yolunu açıyor.”
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Jüpiter’in Muhteşem X-ışını Auroralarının Arkasındaki Gizem Çözüldü