Los científicos utilizaron una lente que consiste en capas concéntricas dispuestas con precisión para obtener imágenes de dos nanocables semiconductores. Esta lente, con un diámetro de menos de una quincuagésima parte de un milímetro, se ajustó luego entre el objeto a fotografiar y una cámara de rayos X en el haz de rayos X extremadamente brillante y enfocado en el Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY). La incorporación de mediciones precisas sobre las imperfecciones de la lente en sus algoritmos les permitió decodificar la información y construir una imagen nítida. Capas concéntricas dispuestas con precisión para obtener imágenes de dos nanocables semiconductores. Crédito:Markus Osterhoff
Los rayos X permiten explorar el interior de los cuerpos humanos o observar el interior de los objetos. La tecnología utilizada para iluminar los detalles en estructuras microscópicamente pequeñas es la misma que se utiliza en situaciones familiares, como imágenes médicas en una clínica o control de equipaje en el aeropuerto. La microscopía de rayos X permite a los científicos estudiar la estructura tridimensional de materiales, organismos o tejidos sin cortar ni dañar la muestra. Desafortunadamente, el rendimiento de la microscopía de rayos X está limitado por las dificultades para producir la lente perfecta. Un equipo del Instituto de Física de rayos X de la Universidad de Göttingen ha demostrado ahora que, a pesar de las limitaciones de fabricación de las lentes, se puede lograr una calidad de imagen y una nitidez mucho más altas que nunca utilizando un arreglo experimental especial y una reconstrucción numérica de la imagen aguas abajo. :un algoritmo compensa los déficits de las lentes. Los resultados se publicaron en la revista Physical Review Letters .
Los científicos utilizaron una lente que consta de capas finamente estructuradas de unas pocas capas atómicas depositadas a partir de anillos concéntricos en un alambre delgado. La lente, con un diámetro de menos de una quincuagésima parte de un milímetro, se ajustó luego entre el objeto a fotografiar y una cámara de rayos X en el haz de rayos X extremadamente brillante y enfocado en el Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY) en Hamburgo. .
En la cámara, los investigadores recibieron tres tipos diferentes de señales que juntas proporcionaron información completa sobre la estructura del objeto desconocido, incluso si los objetos absorbían poca o ninguna radiación de rayos X. Todo lo que quedaba era encontrar un algoritmo adecuado para decodificar la información y reconstruirla en una imagen nítida. Para que esta solución funcionara, era crucial medir con precisión la lente en sí, que estaba lejos de ser perfecta, y prescindir por completo de la suposición de que podría ser ideal. En su primera aplicación, los investigadores investigaron los nanocables semiconductores, que son de especial interés como nuevos materiales para fotovoltaica, por ejemplo.
"Fue solo a través de la combinación de lentes y la reconstrucción numérica de imágenes que pudimos lograr la alta calidad de imagen", explica el primer autor, el Dr. Jakob Soltau.
"Así es como compensamos el hecho de que es imposible producir lentes de rayos X con la estructura fina y la calidad requeridas", agrega el Dr. Markus Osterhoff.
"Debido a estas dificultades, muchos investigadores ya habían dejado de usar la microscopía de rayos X con lentes y, en su lugar, habían tratado de reemplazar las lentes por completo con algoritmos. Sin embargo, al usar lentes y algoritmos juntos, nuestro enfoque ahora combina lo mejor de ambos. mundos", concluye el profesor Tim Salditt.
Una ventaja particular del nuevo método es que no es necesario escanear el objeto, lo que significa que los procesos microscópicos muy rápidos en los materiales también se pueden "filmar" en movimiento. Dichos experimentos están planificados como el próximo paso en DESY y en el láser de rayos X europeo XFEL en Hamburgo. Un nuevo método para formar una lente para microscopios electrónicos de resolución atómica
