Al canalizar la intensidad de los rayos X, Las fuentes de luz de sincrotrón pueden revelar las estructuras atómicas de innumerables materiales. Investigadores de todo el mundo acuden a National Synchrotron Light Source II (NSLS-II), una instalación para usuarios de la Oficina de ciencia del Departamento de Energía de EE. UU. En el Laboratorio Nacional Brookhaven del DOE, para estudiar todo, desde proteínas hasta pilas de combustible. Los rayos X ultrabrillantes de NSLS-II y el conjunto de herramientas de caracterización de última generación hacen de la instalación una de las fuentes de luz de sincrotrón más avanzadas del mundo. Ahora, NSLS-II ha mejorado aún más esas capacidades.

Científicos de la línea de luz de Nanoprobe de rayos X duros (HXN) de NSLS-II, una estación experimental diseñada para ofrecer una resolución líder mundial para imágenes de rayos X, han demostrado la capacidad de la línea de luz para observar materiales de hasta 10 nanómetros, aproximadamente una diezmilésima parte del diámetro de un cabello humano. Esta resolución espacial excepcionalmente alta permitirá a los científicos "ver" moléculas individuales. Es más, HXN ahora puede combinar su alta resolución espacial con escaneo multimodal, la capacidad de capturar simultáneamente múltiples imágenes de diferentes propiedades de materiales. El logro se describe en la edición del 19 de marzo de Nano Futures.

"Se necesitaron muchos años de arduo trabajo y colaboración para desarrollar una línea de luz de microscopía de rayos X con una resolución espacial tan alta, "dijo Hanfei Yan, el autor principal del artículo y científico de HXN. "Para lograr este ambicioso objetivo, necesitábamos abordar muchos desafíos técnicos, como reducir las vibraciones ambientales, desarrollar métodos de caracterización efectivos, y perfeccionando la óptica ".

Un componente clave para el éxito de este proyecto fue el desarrollo de una óptica de enfoque especial llamada lente Laue multicapa (MLL), un cristal artificial unidimensional que está diseñado para doblar los rayos X hacia un solo punto.

"Desarrollar con precisión la óptica MLL para satisfacer los requisitos de aplicaciones científicas reales llevó casi 10 años, "dijo Nathalie Bouet, quien dirige el laboratorio en NSLS-II donde se fabricaron los MLL. "Ahora, estamos orgullosos de ofrecer estos lentes para la ciencia del usuario ".

La combinación de imágenes multimodales y de alta resolución es única, y convierte a NSLS-II en la primera instalación en ofrecer esta capacidad en el rango de energía de rayos X duros a los científicos visitantes. El logro presentará una amplia gama de aplicaciones. En su artículo reciente, Los científicos de NSLS-II trabajaron con la Universidad de Connecticut y la Universidad de Clemson para estudiar una membrana a base de cerámica para la aplicación de conversión de energía. Usando las nuevas capacidades en HXN, el grupo pudo visualizar una fase material emergente que dicta el desempeño de la membrana.

"También estamos colaborando con investigadores de la industria a la academia para investigar la tensión en nanoelectrónica, defectos locales en superredes 3D autoensambladas, y las variaciones de la composición química de los nanocatalizadores, ", Dijo Yan." El logro abre oportunidades emocionantes en muchas áreas de la ciencia ".

A medida que se utilizan las nuevas capacidades, Hay un esfuerzo continuo en HXN para continuar mejorando la resolución espacial de la línea de luz y agregando nuevas capacidades.

"Nuestro objetivo final es lograr una resolución de un solo dígito en 3-D para obtener imágenes de lo elemental, químico, y composición estructural de materiales en tiempo real, "Dijo Yan.