Los investigadores del NIMS Bo Da (investigador del RCAMC y del CMI2, MaDIS) y Hideki Yoshikawa (líder del Grupo de Análisis Químico de Superficies) y un grupo de investigación dirigido por Shigeo Tanuma (Investigador Especial del NIMS), Kazuhito Tsukakoshi (Investigador principal de MANA, NIMS), Kazuyuki Watanabe (Profesor, Universidad de Ciencias de Tokio) y Zejun Ding (Profesor, Universidad de Ciencia y Tecnología de China) desarrollaron conjuntamente técnicas de microscopía espectroscópica versátiles capaces de medir simultáneamente una película nanodelgada en una amplia gama de niveles de energía de electrones, de energía casi nula a energía alta, utilizando un microscopio que emplea haces de electrones. El grupo también demostró la eficacia de la técnica.

Los métodos convencionales para medir películas nano-delgadas requieren mucho cuidado porque requieren cambiar el nivel de energía de un haz de electrones incidente monocromático y reajustar el sistema óptico de electrones mientras se mide la imagen del microscopio electrónico. Abordamos este problema con un enfoque creativo. Desarrollamos una nueva técnica de medición utilizando electrones secundarios, que se generan en un material de sustrato y tienen una amplia distribución de energía, como una sonda virtual de electrones blancos. Para reducir esta técnica a la práctica, necesitábamos eliminar por completo las señales de fondo de los electrones secundarios. Adoptamos el método de sonda de cuatro puntos utilizado en astronomía para detectar con precisión señales débiles capturadas por telescopios. Este método nos permitió medir simultáneamente la transmitancia electrónica del grafeno en una amplia gama de niveles de energía entre casi cero y 600 electronvoltios. Luego confirmamos que los valores medidos coincidían bien con los valores teóricos. Este estudio informa por primera vez que la información sobre las propiedades de un material, específicamente, la transmitancia de electrones de películas nano-delgadas ― se puede extraer de señales de electrones secundarios.

La medición de las características de transmitancia de un material usando luz visible de varios niveles de energía es análoga a identificar el color del material. Similar, la medición de la transmitancia de electrones de una película nanodelgada usando electrones de varios niveles de energía es análoga a identificar el color de un área localizada de la película usando un "ojo" enfocado más estrechamente (electrones). Es difícil determinar rápidamente la calidad (p. Ej., color) de películas nano-delgadas en sitios de destino específicos, ya que la película en sí es normalmente difícil de localizar. Respectivamente, técnicas como la desarrollada en este estudio serán muy valiosas en la investigación de nuevas películas nanodelgadas en las que se debe garantizar la consistencia cualitativa de la película en un área grande.