识别单个原子与x射线特异性

一项新技术证明了美国将x射线描述与研究人员达到两个单原子分辨率的扫描隧道显微镜和化学特异性表面上的原子。同步加速器的x射线扫描隧道显微镜(SX-STM)技术提供了原子的氧化态的信息。

自1981年发明以来Gerd Binnig Heinrich Rohrer在IBM在瑞士苏黎世,STM已经成为不可或缺的工具成为了科学家在研究表面原子分辨率。它提供了详细的地形信息通过测量电流发生变化,当电子隧道表面和自动锋利的探针之间举行接近水面。然而,它不能透露太多关于其化学特性,因为只有价电子隧道的小费。

我们需要x射线,因为x射线激发的核心级电子原子的指纹在元素周期表,”解释道saw - wai Hla领导在俄亥俄大学和阿贡国家实验室(退火)在伊利诺斯州。然而,没有人能察觉不到10000个原子周围使用x射线。研究人员决定,因此,将两种技术通过使用x射线激发核心电子原子的价带,在那里他们可以被探测到原子分辨率由隧道的STM小费。

Hla和他的同事使用SX-STM研究环形terpyridine配体形成的超分子组装单元在金的表面上。每个装配单元被钌离子有关,除了一个包含一个铁离子的链接。他们用传统的STM保持以恒定的高度提示扫描样品,但删除最后的隧道电流测量。然后他们轰炸产生的表面与单色x射线脉冲的先进的光子源。提示时定位约0.5纳米铁表面,研究人员可以检测电子从一个原子,产生铁的特征x射线吸收谱。他们还研究了另一个超分子复杂的含铽,解决两个离子1.24 nm分开。

研究人员然后固定翻倒特定原子,慢慢增加了x射线光子能量。通过观察的山峰隧道电流突然上升,和比较已知x射线光谱,他们表明,铁是铁(II)状态,而铽在结核病(III)状态。然而,一些从光谱峰值失踪。密度泛函理论计算表明,轨道引起这些峰值预测躺在飞机表面的,因此无法与STM小费。

通过测量的能量峰值,研究人员还发现,与铁、铽不与其邻近的氮原子杂交。'铽是孤立的,因为4 f电子是孤立的5 d和6 s电子稀土。强调为什么(稀土)非常有趣,因为如果你改变4 f电子的数量你完全改变的属性。现在研究人员想看看等潜在的实际应用研究蛋白质错误折叠的起源。

(研究人员)驾驶和逐步走向这个过去10年左右的时间实现,“凝聚态物理学家说菲利普莫里亚蒂在英国诺丁汉大学的;还有悬而未决的问题,但最好的科学总是悬而未决的问题和他们的信号太大给了我们希望在制定这个为自己尝试它…这将是每一个大学和每一个研发实验室的首选技术?可能不会。然而,几乎是前所未有的,它结合了核心级分析-和它的所有优点的化学特异性——单原子分辨率的。这是一个飞跃。”