Esta es la primera radiografía de un átomo

Desde su descubrimiento por Wilhelm Röntgen en 1895, los rayos X se han utilizado en todas partes, desde exámenes médicos hasta controles de seguridad en aeropuertos. Incluso Curiosity, el rover de Marte de la NASA, está equipado con un dispositivo de rayos X para examinar la composición de los materiales de las rocas marcianas. A lo largo de los años, la cantidad de materiales necesarios en una muestra para la detección de rayos X se ha reducido considerablemente gracias al avance tecnológico. Pese a ello la muestra más pequeña que se puede someter a rayos X es de unos 10.000 átomos. O lo era hasta ahora pues ya tenemos el primer retrato, en rayos X de un átomo.

La señal de rayos X producida por un átomo es extremadamente débil, por lo que los detectores de rayos X convencionales no pueden usarse para detectarla. Pero un equipo de científicos de la Universidad de Ohio, el Laboratorio Nacional de Argonne y la Universidad de Illinois-Chicago, liderados por Saw Wai Hla, tomaron la primera imagen de de rayos X del mundo de un solo átomo, un logro que podría revolucionar la forma en que los científicos detectan los materiales.

De acuerdo con Hla, es un sueño de larga data de los científicos obtener una radiografía de un solo átomo: “Los átomos se pueden visualizar de forma rutinaria con microscopios de sonda de barrido – explica Hla en un comunicado –, pero sin rayos X no se puede decir de qué están hechos. Ahora podemos detectar exactamente un átomo en particular y podemos medir simultáneamente su estado químico. Una vez que seamos capaces de hacer esto podremos rastrear los materiales hasta el límite último de un solo átomo. Esto tendrá un gran impacto en las ciencias médicas y ambientales y tal vez incluso encontrar una cura que puede tener un gran impacto para la humanidad. Este descubrimiento transformará el mundo".

El avance se describe en un artículo, publicado en Nature, que detalla cómo se utilizó un instrumento de rayos X de sincrotrón especialmente diseñado. Para la demostración, el equipo eligió un átomo de hierro y un átomo de terbio. La imagen obtenida es como una huella dactilar del átomo.

"La técnica utilizada y el concepto probado en este estudio abrió nuevos caminos en la ciencia de rayos X y los estudios a nanoescala – concluye Tolulope Michael Ajayi, coautor del estudio –. Más aún, 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. Este logro también abre el camino para la instrumentación avanzada de ciencia de materiales”. En el futuro, Hla y su equipo de investigación continuarán utilizando rayos X para detectar propiedades de un solo átomo y encontrar formas de revolucionar aún más sus aplicaciones para su uso en la recopilación de investigación de materiales críticos y más.