Els científics aconsegueixen una proesa tecnològica que transformarà el món

Els científics han aconseguit per primera vegada la radiografia d’un sol àtom, la mida del qual equival a la deumilmilionèsima part d’un metre. Un desenvolupament que tindrà un gran impacte en les ciències ambientals i mèdiques i potser fins i tot trobi una cura que pugui tenir un gran impacte per a la humanitat.

Els científics han pogut fer una radiografia d’un sol àtom, per primera vegada en la història de la ciència.

S’ha de tenir en compte que un àtom equival a una deumilmilionèsima de metre, cosa que significa que en el diàmetre d’un cabell humà (unes 80 micres) hi cabrien 800.000 àtoms en fila.

Els autors d’aquesta investigació no només van poder distingir mitjançant rajos X el tipus d’àtoms que estaven veient (n’hi havia dos diferents), sinó que també van aconseguir estudiar el comportament químic que mostraven els dos àtoms.

Transformarà el món

Transformarà el món«Els àtoms es poden visualitzar de forma rutinària amb microscopis de sonda d’escombrada, però sense rajos X un no pot saber de què estan fets. Ara podem detectar exactament el tipus d’un àtom en particular, un àtom alhora, i en podem mesurar simultàniament l’estat químic», explica l’autor principal, el professor Saw Wai Hla, de la Universitat d’Ohio i el Laboratori Nacional d’Argonne, en un comunicat.

«Una vegada que podem fer això, podem rastrejar els materials fins al límit final de només un àtom. Això tindrà un gran impacte en les ciències ambientals i mèdiques i potser fins i tot troba una cura que pugui tenir un gran impacte per a la humanitat. Aquest descobriment transformarà el món», va assegurar.

Àtoms de terres rares

Àtoms de terres raresAquesta investigació va poder rastrejar un àtom de ferro i un àtom de terbi, element que forma part dels anomenats ‘metalls de terres rares’. Tots dos van ser inserits en els seus respectius hostes moleculars.

Un detector de rajos X convencional es va complementar amb un extra especial. Aquest últim tenia una punta de metall afilada especialitzada que s’havia de col·locar molt a prop de la mostra per recollir els electrons excitats per rajos X. A partir de les mesures recollides per la punta, l’equip va poder saber si era ferro o terbi, el primer èxit d’aquest experiment. Però no es va quedar aquí.

«També hem detectat els estats químics dels àtoms individuals», va explicar Hla. «Al comparar els estats químics d’un àtom de ferro i un àtom de terbi dins dels respectius amfitrions moleculars, trobem que l’àtom de terbi està bastant aïllat i no canvia el seu estat químic, mentre que l’àtom de ferro interactua fortament amb el seu circumdant».

Empremta dactilar

Empremta dactilarEl senyal vist pel detector s’ha comparat amb una empremta dactilar: permet als investigadors comprendre la composició d’una mostra, així com estudiar-ne les propietats físiques i químiques.

Això podria ser fonamental per millorar el rendiment i l’aplicació d’una varietat de materials comuns i no tan comuns, assenyalen els investigadors.

«La tècnica utilitzada i el concepte provat en aquest estudi obren nous camins en la ciència de rajos X i els estudis a nanoescala», va dir Tolulope MichaelAjayi, el primer autor de l’article, que publica la revista ‘Nature’.

 «Més encara, l’ús de rajos X per detectar i caracteritzar àtoms individuals podria revolucionar la recerca i generar noves tecnologies en àrees com la informació quàntica i la detecció d’elements traça en la investigació mèdica i ambiental, per anomenar-ne algunes. Aquest èxit també obre el camí per a la instrumentació avançada de la ciència de materials», afegeix.

Amplis usos

Amplis usosDes del seu descobriment el 1895, els rajos X tenen un ampli ús, des d’exàmens mèdics als controls de seguretat als aeroports, i fins i tot el ‘rover’ Curiosity, a Mart, està equipat amb un aparell d’aquest tipus per examinar la composició dels materials de les roques, destaca Efe.

Un ús important en la ciència és identificar el tipus de materials d’una mostra. Amb els anys i els avanços tecnològics, com les fonts de rajos X de sincrotró, s’ha reduït considerablement la quantitat de material necessari per a la detecció.

Fins ara, la quantitat més petita que s’ha pogut radiografiar d’una mostra és en attogram, (uns 10.000 àtoms o més), ja que el senyal de rajos X produït per un àtom és extremadament feble.

Aquesta dada parla per si mateixa de la importància tecnològica d’haver caracteritzat amb rajos X un sol àtom i descobrir-lo en la seva més profunda intimitat. Evocant la poeta Yaiza Martínez, la seva imatge seria així com veure «el no-res que parpelleja» (Ediciones La Palma, 2016).

Referència

Notícies relacionades

Una xarxa d’àtoms pot formar un cervell quàntic

La sequera a l’Amazones deixa veure rostres humans antics i desconeguts

ReferènciaCharacterization of just one atom using synchrotron X-rays. Tolulope M. Ajayi et al. Nature, volume 618, pages 69–73 (2023). DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-023-06011-w