El 13 de mayo de 2011, el periódico Ciencias publicó un artículo donde científicos de Risoe DTU (Dinamarca), en colaboración con científicos de China y EE. UU., informan sobre un nuevo método para revelar una imagen tridimensional de la estructura dentro de un material.
La mayoría de los materiales sólidos están compuestos por millones de pequeños cristales, empaquetados juntos para formar un sólido completamente denso. Las orientaciones, formas Los tamaños y la disposición relativa de estos cristales son importantes para determinar muchas propiedades de los materiales.
Tradicionalmente, solo ha sido posible ver la estructura cristalina de un material mirando una superficie cortada, dando solo información 2D. En años recientes, Se han desarrollado métodos de rayos X que pueden usarse para mirar dentro de un material y obtener un mapa 3D de la estructura cristalina. Sin embargo, estos métodos tienen un límite de resolución de alrededor de 100 nm.
A diferencia de, la técnica recientemente desarrollada ahora publicada en Ciencias , permite el mapeo 3D de la estructura cristalina dentro de un material hasta una resolución nanométrica, y se puede realizar con un microscopio electrónico de transmisión, un instrumento que se encuentra en muchos laboratorios de investigación.
Las muestras deben ser más delgadas que unos pocos cientos de nanómetros. Sin embargo, esta limitación no es un problema para las investigaciones de estructuras cristalinas dentro de nanomateriales, donde el tamaño medio del cristal es inferior a 100 nanómetros, y estos materiales se investigan en todo el mundo en busca de materiales con nuevas y mejores propiedades que los materiales que usamos hoy.
Por ejemplo, Los nanomateriales tienen una resistencia extremadamente alta y una excelente resistencia al desgaste y, por lo tanto, las aplicaciones van desde la microelectrónica hasta los engranajes para grandes molinos de viento. La capacidad de recopilar una imagen en 3D de la estructura cristalina en estos materiales es un paso importante para poder comprender el origen de sus propiedades especiales.
Un ejemplo de un mapa 3D de este tipo se da en la figura, que muestra la disposición de los cristales en una película de aluminio nanometal de 150 nm de espesor. Los cristales tienen una estructura reticular idéntica (disposición de los átomos) pero están orientados de diferentes formas en la muestra 3D como se ilustra en las etiquetas 1 y 2. Los colores representan las orientaciones de los cristales y cada cristal está definido por volúmenes del mismo color. . Los cristales individuales de varios tamaños (desde unos pocos nm hasta aproximadamente 100 nm) y formas (desde alargadas hasta esféricas) se ven claramente y se mapean con una resolución de 1 nanómetro.
Una ventaja importante de estos métodos 3D es que permiten observar directamente los cambios que tienen lugar dentro de un material. Por ejemplo, el mapeo puede repetirse antes y después de un tratamiento térmico, revelando cómo cambia la estructura durante el calentamiento.
Esta nueva técnica tiene una resolución 100 veces mejor que las técnicas 3D no destructivas existentes y abre nuevas oportunidades para un análisis más preciso de los parámetros estructurales en nanomateriales.
