Las primeras radiografías del “interior” de un átomo

Desde años es posible, por medio de distintas técnicas, obtener imágenes de los átomos. Sin embargo hoy se dio a conocer la primera que puede ser llamada una radiografía; por un lado, porque está hecha, como las de nuestros huesos, con rayos X y, por otro, porque permite conocer el interior del átomo al revelar su estado químico.

Hasta ahora, la cantidad más pequeña de átomos que se podía analizar por rayos X era de unos 10 mil o más, ya que la señal de una cantidad menor de átomos era extremadamente débil y no había sistemas con la suficiente sensibilidad para detectarla; sin embargo, el equipo de investigación de la Universidad de Ohio, el Laboratorio Nacional de Argonne y la Universidad de Illinois-Chicago encontró la forma de hacerlo.

Para detectar la señal de un solo átomo (que en estos experimentos fueron de hierro o de terbio montados en una molécula de soporte), el equipo de investigación complementó los detectores convencionales de rayos X con un detector especializado hecho de una punta de metal muy afilada colocada muy cerca de la muestra para recolectar los electrones excitados por los rayos X.

“El uso de rayos X para detectar y caracterizar átomos individuales podría revolucionar la investigación y generar nuevas tecnologías en áreas como la información cuántica y la detección de elementos traza en la investigación médica y ambiental, por nombrar algunas”, dijo en un comunicado Tolulope Michael Ajayi, primer autor del artículo que se publica hoy en la revista Nature.

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Además de la detección en sí, el objetivo de la investigación era conocer cómo difieren los estados químicos de los distintos tipos de átomos, en particular los de las llamadas “tierras raras”, fundamentales para las tecnologías de semiconductores. 

“Encontramos que el átomo de terbio, un metal de tierras raras, está bastante aislado y no cambia su estado químico mientras que el átomo de hierro interactúa fuertemente con su entorno”, dice Saw Wai Hla, director del proyecto y del Instituto de Fenómenos Cuánticos y de Nanoescala en la Universidad de Ohio. “Este descubrimiento transformará el mundo”, agregó.

Por otra parte, también con destellos de rayos X, un equipo de especialistas de la Universidad de Uppsala reveló por primera vez cómo se rompen los enlaces entre átomos de carbono e hidrógeno. Este hallazgo, publicado en la revista Science, se considera un gran paso hacia el desarrollo de mejores catalizadores para transformar el metano, un gas de efecto invernadero, en una sustancia química menos dañina. 

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