(Phys.org) —Una nueva técnica del Pacific Northwest National Laboratory y FEI Company permite a los científicos resolver de manera eficiente la ubicación de los elementos en tres dimensiones. La técnica del equipo combina microscopía electrónica de transmisión de barrido y espectrometría dispersiva de energía de rayos X con una nueva disposición de detector y un haz de electrones más brillante. El resultado es un mapa tridimensional de la ubicación de los elementos en una muestra más pequeña que una sola célula sanguínea. El equipo aplicó esta técnica a un material a base de níquel rico en litio que podría ser parte de las baterías del mañana. Descubrieron cómo el níquel se separaba de otros elementos en la superficie del material.

"Esta técnica nos dio nuestro más rápido, vista más limpia hasta ahora, "dijo el Dr. Chongmin Wang, un científico de materiales con la Iniciativa de Imágenes Químicas del laboratorio nacional. "El periódico está resultando popular; es Ultramicroscopía El artículo más descargado de los últimos 90 días ".

Científicos, junto con el resto de la población, quieren respuestas rápidas y precisas para poder concentrarse en lo más importante. La técnica del equipo proporciona imágenes químicas 3D precisas en horas, no dias, y evita el tiempo y los gastos de remodelar las muestras y transportarlas a otros instrumentos. La información generada por esta técnica podría ayudar en la intencionalidad, versus ensayo y error, diseño de material de mayor duración, Baterías de mayor capacidad.

El método del equipo combina microscopía electrónica de transmisión de barrido de campo oscuro anular de alto ángulo con espectrometría dispersiva de energía de rayos X. La microscopía proporciona información detallada sobre arquitecturas complejas, mientras que la espectrometría proporciona la distribución elemental.

Para la espectrometría, el equipo dispuso cuatro detectores de deriva de silicio sin ventanas alrededor de la muestra. Los detectores con respuesta de inclinación mejorada, escaneó rápidamente la muestra. Debido a que el haz de electrones no permaneció en un solo punto durante más de 25 microsegundos, los científicos evitaron problemas de "estacionamiento", donde el haz de electrones permanece en un solo lugar y daña la muestra. Los escaneos de los cuatro detectores se combinaron y se unieron con la información de microscopía utilizando un software especializado.

Esta técnica es más rápida y proporciona un campo de visión más amplio que las técnicas 3D más tradicionales, como la microscopía electrónica de barrido combinada con espectrometría de pérdida de energía electrónica o tomografía con sonda atómica. En 3 horas, el equipo obtuvo conjuntos de datos de 29 imágenes microscópicas y mapas elementales. Otras técnicas pueden tardar hasta un día y no proporcionan una imagen tan clara. Más lejos, este único instrumento proporciona un campo más amplio que técnicas químicas similares y permite a los científicos ver partículas individuales sin preparación adicional que podría modificar la estructura nativa.

"Ahora es posible obtener mapas de composición 3D a partir de nanopartículas en su estado nativo y reducir el tiempo total para reconstruir la información química". "dijo el Dr. Libor Kovarik, un científico de PNNL en el equipo.

El equipo continúa investigando cómo los elementos se agregan y se desplazan en las baterías de iones de litio y otros materiales de almacenamiento de energía. Además, están refinando sus técnicas de imágenes químicas, esforzándose por proporcionar mejores formas de recopilar información detallada.