Les rayons X à un seul atome pour la première fois dans une percée qui va “changer le monde”

La plupart des gens normaux ne se rendraient pas compte que la science n’a jamais été capable de radiographier un atome.

Les meilleurs scanners synchrotron actuels peuvent gérer l’imagerie par rayons X – environ 10 000 atomes – mais le signal produit par un seul atome est trop faible pour les détecteurs conventionnels. Jusqu’à présent.

L’exploit a été accompli grâce à un instrument synchrotron spécialement conçu au Laboratoire national d’Argonne dans l’Illinois utilisant une technique connue sous le nom de SX-STM (Synchrotron X-ray Scanning Tunneling Microscopy).

Les chercheurs à l’origine de cette percée affirment qu’elle ouvre la voie à la recherche de remèdes contre les principales maladies potentiellement mortelles, au développement d’ordinateurs quantiques ultrarapides et à d’autres avancées dans les sciences des matériaux et de l’environnement.

Les atomes sont les particules qui composent les molécules et la limite à laquelle toute substance peut se décomposer chimiquement. Dans une balle de golf, il y a de nombreuses balles de golf qui peuvent être insérées dans le sol.

Le SX-STM peut maintenant réduire cela à un degré infime. L’exploit a été décrit comme le “Saint Graal” de la physique et un rêve de longue date du professeur de l’OSU Saw Wai Hla, auteur principal de l’article décrivant la découverte.

“Les atomes peuvent être imagés de manière routinière avec un microscope à sonde à balayage – mais sans rayons X, on ne peut pas dire de quoi ils sont faits”, explique le Dr. Salut. Nous pouvons maintenant détecter précisément certains types d’atomes, un atome à la fois, et nous pouvons simultanément mesurer leur état chimique. Cette découverte va changer le monde.

Depuis leur découverte par Roentgen en 1895, les rayons X ont été utilisés dans de nombreuses applications et domaines, du contrôle médical au contrôle de sécurité dans les aéroports.

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Le rover Curiosity de la NASA est équipé d’un moteur à rayons X pour examiner les formations rocheuses.

Une utilisation importante des rayons X en science consiste à déterminer le type de matériau dans un échantillon. Au fil des ans, la quantité de matière dans les échantillons nécessaire à la détection par rayons X a été considérablement réduite grâce au développement des rayons X synchrotron.

Le SX-STM collecte des électrons excités, des particules sur la surface externe des atomes qui se déplacent autour des protons et des neutrons à l’intérieur, et le spectre généré de cette manière est comme une empreinte digitale qui permet une détection précise des atomes.

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“Les techniques utilisées et les concepts démontrés dans cette étude ont ouvert de nouveaux horizons dans la science des rayons X et les études à l’échelle nanométrique”, a déclaré l’auteur principal de Tululop, Michael Ajay, doctorant à l’Ohio State.

“De plus, l’utilisation des rayons X pour détecter et caractériser des atomes individuels pourrait révolutionner la recherche et conduire à de nouvelles technologies dans des domaines tels que l’information quantitative et la détection d’éléments traces dans la recherche environnementale et médicale, pour n’en nommer que quelques-uns.”

“Cette réalisation a également ouvert la voie à des outils avancés en science des matériaux.”

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