Los métodos analíticos basados ​​en difracción se utilizan ampliamente en laboratorios, pero luchan por estudiar muestras que son más pequeñas que un micrómetro de tamaño. Investigadores del Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CNRS / Ensicaen / Unicaen), el Laboratoire catalze et spectrochimie (CNRS / Ensicaen / Unicaen), y la Academia de Ciencias de la República Checa, no obstante, han logrado utilizar la difracción de electrones para revelar la estructura de los nanocristales2. Su método es tan sensible que incluso ha localizado la posición de los átomos de hidrógeno por primera vez, lo cual es crucial para acceder a la morfología de las moléculas o al tamaño de las cavidades en materiales porosos. Esta investigación, publicado el 13 de enero de 2017, ha aparecido en la portada de la revista Ciencias .

La difracción de rayos X o neutrones por cristales es un método de elección para obtener la estructura atómica de sólidos cristalinos esencial para comprender las propiedades de los materiales. Mecanismos de reacción o biomoléculas como proteínas o ADN. Sin embargo, esta técnica requiere cristales del orden de un micrómetro, en el caso de las radiografías, y de un milímetro, en el caso de los neutrones. La difracción de electrones permite el estudio de muestras nanométricas, gracias a la fuerte interacción con el material de estas partículas cargadas. La desventaja es que se producen múltiples difracciones y reducen la calidad de los resultados obtenidos.

En la teoría cinemática de la difracción, se supone que las partículas difractadas sufren un solo evento de difracción. Esta aproximación simplifica considerablemente los análisis de rayos X y neutrones, pero no funciona para los electrones. Por tanto, es necesario utilizar la teoría dinámica de la difracción, que tiene en cuenta el hecho de que los electrones pueden difractarse varias veces. Esto requiere una forma específica de procesamiento, y un análisis largo y complejo.

Gracias a una nueva aplicación de la teoría dinámica al análisis de datos de difracción de electrones, se ha podido determinar las estructuras de un compuesto orgánico, paracetamol, y un compuesto inorgánico, un aluminofosfato de cobalto. La notable sensibilidad de este método permite revelar la posición de incluso los átomos más ligeros, es decir, átomos de hidrógeno. Su posición es crucial para acceder a la morfología de las moléculas orgánicas, interacciones débiles en el material, y el tamaño de las cavidades en materiales inorgánicos porosos. Al localizar átomos de hidrógeno, Está demostrado que la estructura de los numerosos compuestos que forman solo cristales muy pequeños ahora se puede resolver con todo lujo de detalles. Esta investigación allana el camino para un amplio uso de la difracción de electrones para determinar la estructura de los cristales a los que no se puede acceder mediante difracción de rayos X o neutrones.