(Phys.org) —Obtener la huella dactilar a nivel atómico de un material requiere mucho más que una pizca de tinta.

Al combinar las capacidades de análisis de rayos X y microscopía extremadamente precisa, Los científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de los EE. UU. han desarrollado una forma de determinar simultáneamente la estructura física y la composición química de los materiales cerca del nivel atómico. La investigación abre nuevas rutas hacia la próxima generación de materiales para una amplia variedad de aplicaciones relacionadas con la energía.

Desde su invención ganadora del Premio Nobel en la década de 1980, La microscopía de túnel de barrido (STM) ha permitido a los investigadores ver una inmensa gama de diferentes materiales a nivel atómico. STM ofrece un grado más fino de resolución espacial que prácticamente cualquier otra técnica de imagen, aunque tiene un inconveniente importante, dijo el nanocientífico de Argonne Volker Rose.

"STM fue un avance increíble cuando se descubrió, pero el problema es que, aunque básicamente podemos ver dónde están todos los átomos, no proporciona información directa sobre la química o las propiedades magnéticas, "Dijo Rose.

Superar esta "ceguera química" manteniendo la capacidad de estudiar materiales a una escala tan pequeña ha resultado ser un desafío para la comunidad científica. pero al combinar los recursos ofrecidos por Advanced Photon Source de Argonne, Centro de Materiales a Nanoescala y Centro de Microscopía Electrónica, uno de los estudios recientes de Rose abre un camino a seguir.

En el estudio publicado recientemente, Rose y su equipo informan sobre una nueva técnica, llamado "microscopía de túnel de barrido de rayos X sincrotrón, "que une STM con los rayos X de sincrotrón proporcionados por Advanced Photon Source. El equipo utilizó una pequeña muestra de cobre para determinar las limitaciones y oportunidades de la técnica. Solo, el sincrotrón no puede alcanzar la resolución espacial que ofrece STM, pero en conjunto proporcionan la calidad y el tipo de datos que buscaban los investigadores.

"Uno puede pensar que nuestras habilidades científicas son similares a las habilidades de un atleta que es bueno en múltiples deportes, "Dijo Rose." Un jugador de béisbol puede no ser excelente en el fútbol, o viceversa, porque los requisitos para cada uno son diferentes. Pero tener una persona, o en nuestro caso, una técnica experimental que combina el poder de múltiples enfoques tendrá un impacto duradero y, con suerte, acelerará el desarrollo de una serie de nuevas tecnologías.

"En la actualidad, cada herramienta es utilizada por una comunidad científica diferente, pero este es un gran ejemplo de cómo la experiencia combinada realmente puede acelerar el descubrimiento, "añadió.

Debido a que la microscopía de túnel de barrido de rayos X sincrotrón podría usarse para investigar una amplia gama de materiales diferentes, Rose cree que la técnica ayudará a los científicos e ingenieros a desarrollar nuevas generaciones de catalizadores, sistemas magnéticos a nanoescala y células solares. "Con catálisis, tener este grado de resolución nos mostrará dónde están los sitios activos en catalizadores individuales, y podemos ver exactamente cómo ocurre la reacción, ", dijo." Con células solares, podemos obtener una visión mucho mejor de las impurezas de la superficie que actualmente reducen su eficiencia ".

Rose anticipa que la nueva técnica finalmente podrá estudiar la electrónica, propiedades químicas y magnéticas de átomos individuales.

Un artículo basado en el estudio, "Microscopía de túnel de barrido de rayos X de sincrotrón:huellas dactilares de transiciones de campo cercano a lejano en Cu (111) inducidas por radiación de sincrotrón, "aparece en la edición del 28 de mayo de Materiales funcionales avanzados .