于美国俄亥俄年夜学物理学传授、阿贡国度试验室科学家SawWaiHla的领导下，来自俄亥俄年夜学、阿贡国度试验室、美国伊利诺伊年夜学芝加哥分校以及其他机构的科学家构成的团队得到了世界上第一个单原子的X射线旌旗灯号。这项由美国能源部根蒂根基能源科学办公室资助的冲破性的成绩，可能会完全转变科学家探测质料的体式格局。5月31日，相干论文揭晓在《天然》，并于6月1日登上《天然》纸质版的封面。

自从1895年德国物理学家伦琴发明X射线以来，X射线已经被广泛运用——从医学查抄到机场的保险查抄，以至美国宇航局的火星探测器“猎奇号”，也配备了X射线装备来查抄火星岩石的物资构成。X射线于科学上的一个主要用途是鉴定样品中的质料类型。多年来，因为同步加快器X射线源以及新仪器的成长，X射线检测需要的样品质料数目年夜年夜削减。到今朝为止，一个样品能用X射线照射的最小量是轻轻微克，相称在1万个或者更多的原子。这是因为原子孕育发生的X射线旌旗灯号极为幽微，乃至在传统的X射线探测器没����APP法探测到它。

Hla说，科学家持久以来的胡想就是对于一个原子举行X射线探测。此刻，由他带领的研究团队正于实现这一胡想。

“用扫描探针显微镜可以对于原子举行通例成像，可是没有X射线，人们就没法知道它们是由甚么组成的。咱们此刻可以切确地检测出特定原子的类型，一次一个原子，而且可以同时丈量它的化学状况。”Hla注释道，“一旦咱们可以或许做到这一点，就能够追踪这些质料到一个原子的极限。这将对于情况以及医学科学孕育发生庞大影响，以至可能找到对于人类孕育发生伟大影响的医治要领。这一发明将转变世界。”

研究小组选择了一个铁原子以及一个铽原子，它们都被插入各自的份子宿主中。为了检测一个原子的X射线旌旗灯号，研究小组于传统X射线探测器的根蒂根基上增补了一个专门的探测器，该探测器由位在样品四周的锋利金属端制成，用来网络X射线引发的电子——这类技能被称为同步加快器X射线扫描地道显微镜（SX-STM）。SX-STM中的X射线光谱是由焦点能级电子的光接收触发的，组成元素指纹，可以有用地间接辨认样品的元素类型。

按照Hla的说法，这些光谱就像指纹同样，每个都是并世无双的，可以或许正确地检测出样品是甚么。

“这项研究中使用的技能以及验证的观点，于X射线科学以及纳米标准的研究中斥地了新范畴。”论文第一作者TolulopeMichaelAjayi说，“更主要的是，使用X射线探测以及表征单个原子可能会给研究带来革命性变迁，并于量子信息、微量元素检测等范畴催生新技能，同时也为进步前辈的质料科学仪器研发斥地了门路。”

已往12年里，Hla与阿贡国度试验室进步前辈光源科学家VolkerRose一路介入了SX-STM仪器及其丈量要领的开发。

Hla的研究重点是纳米以及量子科学，出格夸大于基本层面上理解质料的化学以及物理性子——以单个原子为根蒂根基。除了了得到单个原子的X射线特性外，该团队的重要方针是使用该技能研究情况对于单个稀土原子的影响。

“咱们也检测到了单个原子的化学状况。”Hla注释说，“经由过程比力份子宿主内铁原子以及铽原子的化学状况，咱们发明铽原子是一种相称伶仃的稀土金属，当铁原子与其周围强烈彼此作历时，铽的化学状况不会转变。”

很多稀土质料用在一样平常装备，如手机、电脑以及电视，于创举以及推进技能方面极为主要。经由过程这一发明，科学家此刻不只可以确定元素的类型，还可以辨认其化学状况，这将使他们可以或许更好地把持差别质料宿主内的原子，以满意各个范畴不停变迁的需求。此外，他们还开发了一种名为X射线引发共振地道（X-ERT）的新要领，使他们可以或许使用同步加快器X射线检测质料外貌上单个份子的轨道标的目的。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06011-w

版权声明：凡本网注明“来历：中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品，消息网转载，请于正文上方注明来历以及作者，且不患上对于内容作本色性改动；微信公家号、头条号等新媒体平台，转载请接洽授权。邮箱：shouquan@stimes.cn。/乐鱼