在一项重大突破中，科学家成功地首次探测到了单个原子的X射线信号。根据《自然》科学杂志上发布的一项研究，这项由阿贡国家实验室科学家Saw Wai Hla领导的研究成果具有革命性的潜力，可以彻底改变量子信息、纳米技术、环境科学和医学科学研究等领域。
传统上，X射线可以检测到的最小质量是阿托克克，相当于大约1万个原子。然而，科学家长期以来一直在寻找一种能够识别更小质量的方法。
在他们的研究中，Hla和他的团队利用了阿贡实验室Advanced Photon Source和Center for Nanoscale Materials的XTIP光束线上的特制同步辐射X射线仪器。
俄亥俄大学物理学教授Hla解释道：“尽管可以使用扫描探针显微镜对原子进行常规成像，但缺乏X射线检测的能力限制了我们识别其组成的能力。通过我们的新方法，我们现在可以逐个检测到每种具体类型的原子，并同时测量其化学状态。”
Hla继续说道：“这一突破让我们能够将材料追溯到最基本的单个原子。它在环境科学和医学科学方面的影响将是巨大的，甚至可能会带来对人类有重大益处的突破性发现。这一发现将改变世界。”
为了测试他们的技术，研究人员选择了一个铁原子和一个铽原子，并将它们分别嵌入到它们各自的分子载体中。
为了检测单个原子的X射线信号，他们采用了一种特殊探测器，将传统X射线探测器与一个锐利金属尖端探测器相结合，该尖端位置极为接近样品，能够收集X射线激发的电子。这种技术被称为同步辐射X射线扫描隧道显微镜或SX-STM。
Hla在过去的12年里一直在改进SX-STM方法。
该研究的第一作者、博士研究生Tolulope Michael Ajayi表示：“这项研究所采用的技术和概念在X射线科学和纳米
尺度研究方面开创了新局面。此外，利用X射线来检测和表征单个原子可能会在量子信息、环境研究和医学研究等领域引发革命性的研究，并带来新的技术。这一成就也为先进材料科学仪器铺平了道路。”
除了俄亥俄大学和阿贡实验室的科学家外，伊利诺伊大学芝加哥分校的其他研究人员也参与了该研究。
识别单个原子的能力代表了X射线应用的重大进展，X射线已广泛应用于各个领域，从医学成像到机场安检，甚至远程检测火星上的岩石组成。