Singolo atomo X

Molti profani non saranno consapevoli del fatto che la scienza non è mai stata in grado di radiografare un singolo atomo.

Il meglio che gli attuali scanner di sincrotrone all’avanguardia possono fare è radiografare un attogramma – circa 10.000 atomi – ma il segnale prodotto da un singolo atomo è così debole che i rilevatori convenzionali non possono essere utilizzati. Finora.

Questa impresa fondamentale è stata raggiunta grazie a uno strumento di sincrotrone appositamente costruito presso l’Argonne National Laboratory nell’Illinois utilizzando una tecnica nota come SX-STM (microscopia a effetto tunnel a scansione di raggi X di sincrotrone).

I ricercatori dietro la svolta affermano che apre la strada alla ricerca di cure per le principali malattie potenzialmente letali, allo sviluppo di computer quantistici superveloci e ad altri progressi nei materiali e nell’eco-scienza.

Gli atomi sono le particelle che costruiscono le molecole e il limite fino al quale qualsiasi sostanza può essere scomposta chimicamente. In una pallina da golf ce ne sono tanti quanti ne starebbero sulla Terra.

SX-STM ora può misurarli in misura infinitesimale. L'impresa è stata descritta come il "Santo Graal" della fisica e un sogno di lunga data del professor Saw Wai Hla della Ohio State University, l'autore principale dell'articolo che spiega la scoperta.

"Gli atomi possono essere normalmente fotografati con microscopi a sonda a scansione, ma senza i raggi X non è possibile dire di cosa sono fatti", ha spiegato il dottor Hla. "Ora possiamo rilevare esattamente il tipo di un particolare atomo, un atomo alla volta, e possiamo simultaneamente misurarne lo stato chimico. Questa scoperta trasformerà il mondo."

Dalla sua scoperta da parte di Roentgen nel 1895, i raggi X sono stati utilizzati in decine di applicazioni e campi, dagli esami medici agli screening di sicurezza negli aeroporti.

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Il rover Mars Curiosity della NASA è dotato di un dispositivo a raggi X per esaminare la composizione delle rocce.

Un uso importante dei raggi X nella scienza è identificare il tipo di materiali in un campione. Nel corso degli anni, la quantità di materiali presenti in un campione necessari per la rilevazione a raggi X è stata notevolmente ridotta grazie allo sviluppo dei raggi X di sincrotrone.

SX-STM raccoglie gli elettroni eccitati, particelle all'esterno di un atomo che si muovono attorno ai protoni e ai neutroni all'interno, e lo spettro così prodotto è come un'impronta digitale che consente di individuare con precisione di cosa si tratta l'atomo.

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"La tecnica utilizzata e il concetto dimostrato in questo studio hanno aperto nuove strade nella scienza dei raggi X e negli studi su scala nanometrica", ha affermato il primo autore Tolulope Michael Ajayi, uno studente di dottorato in Ohio.

"Inoltre, l'utilizzo dei raggi X per rilevare e caratterizzare i singoli atomi potrebbe rivoluzionare la ricerca e dare vita a nuove tecnologie in settori quali l'informazione quantistica e il rilevamento di oligoelementi nella ricerca ambientale e medica, solo per citarne alcuni."

"Questo risultato apre anche la strada alla strumentazione avanzata per la scienza dei materiali."

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