Ahora es posible que cualquier persona vea y comparta imágenes a nanoescala 3-D con una nueva plataforma de software de código abierto desarrollada por investigadores de la Universidad de Michigan. La Universidad de Cornell y la empresa de software de código abierto Kitware Inc.

Tomviz 1.0 es la primera herramienta de código abierto que permite a los investigadores crear fácilmente imágenes en 3D a partir de datos de tomografía electrónica. luego comparta y manipule esas imágenes en una única plataforma.

El mundo de los materiales a nanoescala (cosas de 100 nanómetros o menos) es un lugar importante para los científicos e ingenieros que están diseñando las cosas del futuro:semiconductores, aleaciones metálicas y otros materiales avanzados.

Al ver en 3-D cómo las motas de platino a nanoescala se organizan en el convertidor catalítico de un automóvil, por ejemplo, o cómo las dendritas puntiagudas pueden causar cortocircuitos dentro de las baterías de iones de litio, podría impulsar avances como más seguros, baterías de mayor duración; encendedor, coches más eficientes en consumo de combustible; y computadoras más potentes.

"Las imágenes a nanoescala 3-D son útiles en una variedad de campos, incluida la industria automotriz, semiconductores e incluso geología, "dijo Robert Hovden, Profesor asistente de ingeniería en ciencia de materiales de la U-M y uno de los creadores del programa. "Ahora no es necesario ser un experto en tomografías para trabajar con estas imágenes de manera significativa".

Tomviz resuelve un desafío clave:la dificultad de interpretar los datos de los microscopios electrónicos que examinan objetos a nanoescala en 3-D. Las máquinas disparan haces de electrones a través de nanopartículas desde diferentes ángulos. Los rayos forman proyecciones a medida que viajan a través del objeto, un poco como marionetas de sombras a nanoescala.

Una vez que la máquina hace su trabajo, Depende de los investigadores reconstruir cientos de sombras en una sola imagen tridimensional. Es tan difícil como parece, un arte además de una ciencia. Como teñir un portaobjetos de microscopio tradicional, los investigadores a menudo agregan sombreado o color a las imágenes tridimensionales para resaltar ciertos atributos.

Tradicionalmente, han tenido que depender de una mezcolanza de software propietario para hacer el trabajo pesado. El trabajo es caro y requiere mucho tiempo; Tanto es así que incluso las grandes empresas como los fabricantes de automóviles luchan con él. Y una vez que se crea una imagen en 3-D, a menudo es imposible para otros investigadores reproducirlo o compartirlo con otros.

Tomviz simplifica drásticamente el proceso y reduce la cantidad de tiempo y la potencia informática necesarios para que esto suceda. dicen sus diseñadores. También permite a los investigadores colaborar fácilmente compartiendo todos los pasos necesarios para crear una imagen determinada y permitiéndoles hacer sus propios ajustes.

"Estas imágenes son muy diferentes de los gráficos en 3D que verías en una sala de cine, que son esencialmente superficies inteligentemente iluminadas, ", Dijo Hovden." Tomviz explora tanto la superficie como el interior de un objeto a nanoescala, con información detallada sobre su densidad y estructura. En algunos casos, podemos ver átomos individuales ".

La clave para hacer realidad Tomviz fue reunir a expertos en tomografía y desarrolladores de software para colaborar, Dijo Hovden. Su primer desafío fue obtener acceso a un gran volumen de tomografías de alta calidad. El equipo reunió a expertos en Cornell, Berkeley Lab y UCLA para contribuir con sus datos, y también creó el suyo propio utilizando el centro de microscopía de U-M. Para convertir datos sin procesar en código, El equipo de Hovden trabajó con el fabricante de software de código abierto Kitware.

Con el lanzamiento de Tomviz 1.0, Hovden está mirando hacia las próximas etapas del proyecto, donde espera integrar el software directamente con microscopios. Él cree que las instalaciones de tomografía con sonda atómica y la experiencia de la U-M podrían ayudarlo a diseñar una versión que finalmente podría descubrir la química de todos los átomos en 3-D.

"Estamos desbloqueando el acceso para ver nuevos nanomateriales 3D que impulsarán la próxima generación de tecnología, ", Dijo Hovden." Estoy muy interesado en ampliar los límites de la comprensión de materiales en 3-D ".