【2023年06月07日訊】（記者林達編譯報導）一組科學家首次利用X射線成功對單個原子進行成像。根據5月31日發表在《自然》雜誌上的研究結果，其變革性的優勢壓倒了同領域的其它技術。
俄亥俄大學和阿貢國家實驗室的物理學家西維拉（Sai Wai Hla）在一份新聞稿中說：「掃描探針顯微鏡可以對原子進行成像，但如果沒有X射線，就無法分辨它們是由什麼構成的。而我們現在可以準確地探測特定原子的類型，一次檢測一個原子，並且可以同時測量其化學狀態，」西維拉補充道。一旦能夠做到這一點，我們就可以將材料構成的細節追溯到單個原子的最終極限。」
在Hla和他的團隊取得突破之前，X射線成像技術只能針對大約10,000個或更多原子進行整體成像。
這一限制的原因是單個原子發射的X射線信號過於微弱，無法通過傳統方法檢測到。為了克服這個問題，研究人員採用了一種稱為同步輻射X射線掃描隧道顯微鏡（SX-STM）的技術。
簡而言之， SX-STM將X射線成像與一種專用顯微鏡結合在一起，該顯微鏡可以通過使用一個極細的導電尖端來對原子表面進行成像，該尖端通過X射線激發的電子進行隧道傳輸。而這些電子的能量光譜具有類似元素「指紋」的特性，即它們可以準確識別被成像的是什麼原子。
同步輻射X射線掃描和掃描隧道顯微鏡（STM）都是已有的技術，但將它們配合使用並非易事。西維拉和他的團隊在這12年中花了很多時間來完善他們的技術。
根據西維拉的說法，對於他們最新的研究結果，該團隊使用SX-STM技術成功對一個鐵原子和一個鋱原子成像，並能夠檢測到它們各自的化學狀態。
「通過比較鐵原子和鋱原子在各自分子主體內的化學狀態，我們發現稀土金屬鋱原子相當孤立，不會改變其化學狀態，而鐵原子則與其周圍環境強烈地相互作用。」
將來，這可以讓科學家們更精準地操縱分子中的單個原子，「這一發現將徹底改變世界，」西維拉說。◇#
