Científicos estadounidenses han obtenido información sobre el estado de un solo átomo por primera vez mediante la combinación de microscopía de efecto túnel con rayos X de sincrotrón. El nuevo método le permite determinar el tipo de un átomo en particular a la vez, así como medir su estado químico. Así lo informa un artículo publicado en la revista Nature.

Hasta el momento, la escala más pequeña que podría caracterizarse mediante rayos X incluye 10.000 átomos o más. Esto se debe a que la señal de rayos X producida por los átomos es extremadamente débil, por lo que no se pueden utilizar detectores convencionales para detectarla. El nuevo enfoque tiene como objetivo registrar las corrientes generadas cuando los átomos son irradiados con rayos X.

Durante el experimento, los científicos apuntaron al átomo de hierro y al átomo de terbio en la composición de compuestos complejos, es decir, moléculas orgánicas, ligandos, se unen al átomo de metal. Los detectores de rayos X convencionales se complementaron con un detector que consiste en una punta de metal afilada ubicada muy cerca de la muestra para recolectar electrones excitados por rayos X de sincrotrón. Esta técnica se conoce como microscopía de túnel de barrido de rayos X de sincrotrón, o SX-STM.

Hay dos modos de medición SX-STM: túnel y campo lejano. En el primer modo, la aguja se sitúa por encima de la muestra en la zona de tunelización, a una distancia de unos 0,5 nanómetros. En el modo de campo lejano, la aguja se encuentra a una distancia de unos cinco nanómetros de la muestra, que se encuentra fuera de la zona de tunelización, y solo los electrones expulsados por la radiación de rayos X contribuyen a las mediciones.

Usando el nuevo método, los científicos pudieron no solo determinar el tipo de átomos, sino también identificar sus estados químicos. Resultó 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 estrechamente con su entorno.