La nueva capacidad de análisis de un solo átomo combina haces de rayos X de la fuente de fotones avanzada de Argonne y la imagen a escala atómica posible con una sonda de microscopía de túnel de barrido. Crédito: Laboratorio Nacional de Argonne
La nueva capacidad de rayos X podría encontrar una amplia aplicación en la investigación médica y medioambiental, así como en el desarrollo de baterías y dispositivos microelectrónicos.
Los científicos del Laboratorio Nacional de Argonne y de varias universidades han utilizado con éxito haces de rayos X para analizar un solo[{» attribute=»»>atom, marking a groundbreaking achievement in X-ray technology. This leap forward could revolutionize numerous scientific fields, including quantum technology and medical research, and could lead to the development of new technologies.
In the most powerful X-ray facilities in the world, scientists can analyze samples so small they contain only 10,000 atoms. Smaller sizes have proved exceedingly difficult to achieve, but a multi-institutional team has scaled down to a single atom.
“X-ray beams are used everywhere, including security scanning, medical imaging and basic research,” said Saw Wai Hla, physicist in the U.S. Department of Energy’s (DOE) Argonne National Laboratory (ANL) and professor at Ohio University. “But since the discovery of X-rays in 1895, scientists have not been able to detect and analyze just one atom. It has been a dream of scientists to be able to do so for decades. Now we can.”
Left: Image of a ring-shaped molecular host that contains just one iron atom. Right: X-ray absorption spectrum of single atom detected at location B in the molecular ring. Spectrum matches that of iron. Credit: Argonne National Laboratory
As just announced in the journal Nature, scientists from Argonne and several universities report being able to characterize the elemental type and chemical properties of just one atom by using X-ray beams. This new capability will impact fundamental research in numerous scientific disciplines and development of new technologies.
The results from X-ray beams yield a sort of fingerprint for the type of elements in a material. For example, the NASA Curiosity rover gathered small samples of sand on the Martian surface, then determined with X-ray analysis that their content is similar to volcanic soil in Hawaii.
“Being able to study one atom at a time will revolutionize X-ray applications to an unprecedented level, from quantum information technology to environmental and medical research.” — Saw Wai Hla, Argonne physicist and professor at Ohio University
Using powerful X-ray machines called synchrotron light sources, scientists can analyze samples as small as a billionth of a billionth of a gram. Such samples contain about 10,000 atoms. Smaller sizes have proved exceedingly difficult to achieve, but in an astonishing leap, the team managed to scale down their observations to a single atom.
“The word transformative gets bandied about a lot, but this discovery I believe is truly a major breakthrough,” Hla said. “I was so excited I could barely sleep as I imagined possible uses in the development of batteries and microelectronic devices and even in environmental and medical research.”
To characterize just one atom with X-rays, it needs to be isolated from the same kind of atoms. To do so, the team first entwined a single iron atom in a nanometer-size molecule composed of different elements.
They then took the sample for analysis with the powerful X-ray beam at Argonne’s light source, the Advanced Photon Source (APS). The team detected the single atom in the sample at a beamline (XTIP) shared by the APS and the Center for Nanoscale Materials (CNM). Both are DOE Office of Science user facilities at Argonne. The beamline includes a scanning tunneling microscopy (STM) probe.
“A DOE Early Career Research Program Award that I received in 2012 allowed me to form a team of passionate scientists and engineers to develop the microscopy technique used in this study,” said Volker Rose, physicist at the APS and in the CNM. “Together, we developed and built this one-of-a-kind microscope at the XTIP beamline thanks to additional DOE funding.”
The rush of photons from the X-ray beams bombard the sample, causing it to release electrons. Positioned less than a nanometer above the sample surface, the STM probe collects the electric signal due to the emitted electrons. The resulting spectra (plots of current versus photon energy) are “fingerprints” for the elements in the periodic table. Each element has a unique fingerprint. By probing the sample surface, scientists can thus identify an element of a particular atom and its exact location.
There is more. They can also determine the atom’s chemical state from the same spectrum. The chemical state has to do with the fact that atoms can lose a certain number of electrons; for example, iron can lose two, three, or four electrons. The chemical state reflects the number of electrons missing and is important for scientists to know because it affects the physical, chemical, and electronic properties of the atom.
To prove the new capability’s wider applicability, the team successfully repeated the same X-ray analysis with terbium, a rare earth element. Rare earths are critical to microelectronics, batteries, aircraft structures, and more. The technique is applicable to elements besides metals as well. By knowing the properties of single atoms, scientists can then exploit their uses in materials in new ways.
“Being able to study one atom at a time will revolutionize X-ray applications to an unprecedented level, from quantum information technology to environmental and medical research,” Hla said.
For more on this research, see First-Ever X-Ray of a Single Atom Captured.
Reference: “Characterization of just one atom using synchrotron X-rays” by Tolulope M. Ajayi, Nozomi Shirato, Tomas Rojas, Sarah Wieghold, Xinyue Cheng, Kyaw Zin Latt, Daniel J. Trainer, Naveen K. Dandu, Yiming Li, Sineth Premarathna, Sanjoy Sarkar, Daniel Rosenmann, Yuzi Liu, Nathalie Kyritsakas, Shaoze Wang, Eric Masson, Volker Rose, Xiaopeng Li, Anh T. Ngo and Saw-Wai Hla, 31 May 2023, Nature. DOI: 10.1038/s41586-023-06011-w
In addition to Hla and Rose, other Argonne authors of the Nature paper include Tolulope M. Ajayi, Nozomi Shirato, Tomas Rojas, Sarah Wieghold, Kyaw Zin Latt, Daniel J. Trainer, Naveen K. Dandu, Sineth Premarathna, Daniel Rosenmann, Yuzi Liu and Anh T. Ngo. Contributors from Ohio University include Xinyue Cheng, Sanjoy Sarkar, Shaoze Wang and Eric Masson. Other contributors are Xiaopeng Li, Shenzhen University; Yiming Li, University of South Florida; and Nathalie Kyritsakas, University of Strasbourg.
This research was funded by the DOE Office of Basic Energy Sciences. Computing resources were provided by the Laboratory Computing Resource Center at Argonne.
SpaceX puso en órbita otro lote de sus satélites de Internet Starlink desde la Costa Espacial de Florida esta tarde (30 de octubre).
Un cohete Falcon 9 coronado por 23 naves espaciales Starlink despegó de la estación espacial de Cabo Cañaveral hoy a las 17:10 EDT (21:10 GMT).
La primera etapa del Falcon 9 regresó a la Tierra para un aterrizaje vertical aproximadamente ocho minutos después del despegue, como estaba previsto. Aterrizó en el dron SpaceX “A Shortfall of Gravitas”, estacionado en el Océano Atlántico.
Este fue el decimocuarto lanzamiento y aterrizaje de este propulsor en particular, según un Descripción de la misión SpaceX.
La etapa superior del Falcon 9 continuó su viaje hacia el cielo. Desplegará los 23 satélites Starlink en la órbita terrestre baja (LEO) aproximadamente 64 minutos después del despegue, si todo va según lo planeado.
SpaceX ya ha lanzado más de 100 misiones Falcon 9 en 2024, aproximadamente dos tercios de las cuales están dedicadas a construir la megaconstelación Starlink.
La compañía de Elon Musk opera actualmente cerca de 6.500 satélites Starlink en LEO, y cada vez hay más satélites en crecimiento, como muestra el despegue de hoy.
La NASA ha perfeccionado su lista de posibles lugares de aterrizaje cerca del polo sur de la Luna para su Misión Artemisa 3cuyo objetivo es devolver a los astronautas a la superficie lunar no antes de 2026.
Los nueve sitios preseleccionados, que fueron publicados por la NASA el lunes 28 de octubre, son geológicamente diversos y cada uno tiene el potencial de proporcionar nueva información sobre planetas rocososrecursos lunares y la historia de nuestra sistema solarsegún un declaración por la agencia.
Las ubicaciones específicas en las regiones candidatas se seleccionarán después de que se seleccionen las fechas objetivo del lanzamiento de Artemis 3, según el comunicado, porque estas fechas «dictarán las trayectorias orbitales y las condiciones ambientales de la superficie».
«Cualquiera de estas regiones de aterrizaje nos permitirá hacer ciencia asombrosa y hacer nuevos descubrimientos», dijo Sarah Noble, geóloga lunar de la División de Ciencias Planetarias de la sede de la NASA en Washington, DC, en el comunicado de prensa.
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La misión Artemis 3 tiene como objetivo aterrizar lo suficientemente cerca de áreas cercanas al polo sur de la Luna que nunca ven la luz del sol. En esos lugares, conocidos como regiones persistentemente sombreadas, los científicos sospechan que las capas de hielo que no se han distribuido durante miles de millones de años podrían contener pistas sobre la historia del sistema solar y proporcionar a los astronautas sistemas de soporte vital y combustible para cohetes.
Los MNT en regiones actualizadas también admiten aterrizajes por EspacioXdel Starship Human Landing System (HLS), que transportará a dos astronautas desde nave espacial orión atracado en órbita lunar en la superficie de la luna. EL Astronave HLS está diseñado para servir como hábitat para los miembros de la tripulación durante su estadía de una semana en la luna. También está previsto enviarlos de regreso a Orión cuando el tiempo venir.
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El contrato de SpaceX con NASA requiere que ejecute con éxito un aterrizaje de demostración sin tripulación en la superficie de la Luna antes de transportar astronautas en la misión tripulada Artemis 3. Retrasos en el desarrollo de Starship y también. problemas con el escudo térmico con la cápsula de Orión retrasó la misión Artemis 3 hasta al menos septiembre de 2026aproximadamente un año después de su fecha de lanzamiento original.
A principios de este año, la NASA nota Starship ha superado con éxito varias pruebas de sistemas de acoplamiento, así como más de 30 hitos relacionados con su desarrollo HLS. El siguiente paso crítico es que Starship HLS demuestre la transferencia de propulsor en órbita, ya que Starship no puede volar directamente a la Luna y debe repostar combustible en órbita. Tierra órbita con propulsor proporcionado por una rápida sucesión de al menos 10 lanzamientos de Starship antes de zarpar hacia la luna.
Al mismo tiempo, el desarrollo de un componente crítico por boeing para el nuevo de la NASA Sistema de lanzamiento espacial (SLS), llamado Bloque 1B –un cohete robusto diseñado para aumentar la cantidad de carga que SLS puede entregar a la Luna– cayó recientemente bajo una nube de incertidumbre cuando el gigante aeroespacial supuestamente consideró vender su negocio espacial en un contexto de crecientes problemas financieros. .
A informe exclusivo El Wall Street Journal señaló el viernes pasado (25 de octubre) que las discusiones de Boeing sobre la venta de sus operaciones espaciales, una medida encabezada por el nuevo director ejecutivo de la compañía, Kelly Ortberg, se encontraban «en una etapa temprana». Tampoco está claro qué parte del negocio podría venderse y es posible que la empresa mantenga su papel en el desarrollo de SLS, señala el informe.
Se espera que el vuelo inaugural del SLS Bloque 1B sea la misión de alunizaje Artemis 4, ahora programada para finales de 2028.
Mattel, el fabricante de juguetes detrás de grandes marcas como Barbie y Hot Wheels, está modernizando sus propiedades inmobiliarias, trasladando sus estudios y su centro de diseño a nuevos hogares.
La compañía, con sede en El Segundo, planea trasladar sus estudios a un edificio recientemente renovado de 60,000 pies cuadrados para 2025. Mattel firmó un acuerdo de varios años para arrendar el espacio de oficinas en 831 S. Douglas St.
El edificio, ubicado cerca de la actual sede de Mattel en Continental Boulevard, incluye estudios que la compañía utilizará para tomar fotografías y videos para promocionar sus productos, así como un patio con fogatas, una parrilla y un área de cocina. El edificio está cerca de otros servicios, incluidos restaurantes, un club deportivo de alto nivel, hoteles y tiendas. Durante los últimos 30 años, Mattel ha alojado sus estudios en su campus, que incluye varios edificios.
La transacción inmobiliaria es parte de los esfuerzos de Mattel para renovar sus oficinas, ya que la compañía apunta a impulsar la productividad y la creatividad en el lugar de trabajo y al mismo tiempo atraer nuevos empleados. A medida que los trabajadores comienzan a regresar a la oficina después de la pandemia de COVID-19, las empresas están tratando de hacer que la oficina sea más atractiva para los empleados acostumbrados al trabajo remoto.
El edificio industrial, que forma parte del campus de Continental Park de Continental Development Corp., fue transformado recientemente para incluir un área de producción de estudio para satisfacer las necesidades creativas de Mattel.
«Los empleadores han estado trabajando para darles a sus empleados razones para querer regresar a la oficina e interactuar con sus pares», dijo Bob Tarnofsky, vicepresidente ejecutivo de bienes raíces de Continental Development. «Las comodidades que ofrecen son muy superiores a las que normalmente veíamos antes de COVID». »
A medida que los empleadores reconsideran el futuro del trabajo, no es raro que las empresas firmen contratos de arrendamiento a más corto plazo, dijo Tarnofsky. Mattel, sin embargo, firmó un contrato de arrendamiento a largo plazo. Se negó a decir cuánto pagó Mattel por el contrato de arrendamiento y cuánto dura.
Este año, Mattel también anunció que trasladaría su centro de diseño, ubicado en Mariposa Avenue durante más de tres décadas, a un edificio recientemente renovado en 2026. El centro, donde los empleados diseñan cabello, ropa y otras piezas de juguete, se ubicará en un espacio de oficinas de 167,767 pies cuadrados conocido como Grand + Nash en 2160 E. Grand Ave. Mattel compró el espacio por 59 millones de dólares a New York Life Insurance.
«Nos estamos embarcando en una importante modernización interior de nuestra sede en 333 Continental Boulevard, infundida con los mismos principios de diseño e inspirada en los esfuerzos de modernización de oficinas de Mattel en todo el mundo», David Traughber, vicepresidente senior de finanzas y director de Mattel. bienes raíces globales, dijo en un comunicado.
Los edificios que actualmente albergan el centro de diseño y operaciones de estudio de Mattel son instalaciones arrendadas que la compañía dejará libres.
En diciembre de 2023, Mattel tenía aproximadamente 33.000 empleados en más de 35 países de todo el mundo, según el informe anual de la empresa. La empresa tiene aproximadamente 2000 empleados en El Segundo y ofrece a sus empleados un ambiente de trabajo híbrido.