samedi, 13 avril 2024

Première radiographie au monde d’un seul atome réalisée

Considérer que les rayons X peuvent activer des souvenirs d’os endommagés ou d’examens oraux. Mais cette lumière très énergétique peut nous révéler plus que nos os : elle est également utilisée pour étudier le monde moléculaire, voire les réponses biochimiques en temps réel. Un problème, cependant, est que les chercheurs n’ont jamais été en mesure d’étudier un seul atome avec des rayons X. Auparavant.

Les chercheurs ont en fait pu identifier un seul atome à l’aide de rayons X. Non seulement ils avaient la capacité de distinguer le type d’atomes qu’ils voyaient (il y en avait 2 différents), mais ils ont également réussi à étudier les habitudes chimiques de ces atomes.

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« Les atomes peuvent être imagés régulièrement avec une lentille microscopique à sonde à balayage, mais sans rayons X, on ne peut pas dire de quoi ils sont faits. Nous pouvons maintenant découvrir exactement la type d’atome spécifique, un atome à la fois, et peut simultanément déterminer son état chimique », a déclaré l’auteur principal, le professeur Saw Wai Hla, de l’Université de l’Ohio et du Laboratoire national d’Argonne, dans une déclaration.

« Dès que nous pourrons faire cela, nous pourrons retracer les produits jusqu’à la limitation ultime d’un seul atome. Cela aura un impact important sur les sciences environnementales et médicales et peut-être même découvrir un remède qui peut avoir un impact important pour l’humanité. Cette découverte va transformer le monde. »

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Le travail a pu suivre un atome de fer et un atome de terbium, un composant qui fait partie des métaux dits de terres rares. Les deux ont été insérés dans leurs hôtes moléculaires respectifs. Un détecteur de rayons X standard a été complété par un détecteur spécial supplémentaire. Ce dernier avait un pointeur métallique pointu spécialisé qui devait être positionné très près de l’échantillon pour collecter les électrons excités par les rayons X. À partir des mesures recueillies par la pointe, l’équipe a pu déterminer s’il s’agissait de fer ou de terbium, ce qui n’est pas tout.

« Nous avons également trouvé les états chimiques d’atomes privés », a expliqué Hla. « En comparant les états chimiques d’un atome de fer et d’un atome de terbium à l’intérieur d’hôtes moléculaires particuliers, nous constatons que l’atome de terbium, un métal de terre rare, est plutôt isolé et ne change pas d’état chimique alors que l’atome de fer interagit fortement avec son environnant. »

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Le signal vu par le détecteur a en fait été comparé à des empreintes digitales. Il permet aux scientifiques de comprendre la structure d’un échantillon, ainsi que d’étudier les propriétés physiques et chimiques résidentielles ou commerciales de celui-ci. Cela pourrait être essentiel pour de meilleures performances et l’application d’une variété de produits courants et moins courants.

« La méthode utilisée et l’idée prouvée dans cette étude de recherche ont ouvert de nouvelles voies dans la science des rayons X. et des études à l’échelle nanométrique », a déclaré Tolulope Michael Ajayi, qui est le premier auteur de l’article et qui fait ce travail dans le cadre de sa thèse de doctorat. « Plus encore, l’utilisation des rayons X pour repérer et identifier les atomes privés pourrait changer les études de recherche et donner naissance à de toutes nouvelles technologies dans des domaines tels que l’information quantique et la détection des micronutriments dans la recherche environnementale et médicale, pour n’en nommer que quelques-uns. Cette réalisation ouvre également la voie à des produits innovants d’instrumentation scientifique. »

L’étude de recherche est publiée dans la revue Nature.

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