Imagina un cubo sobre el que se proyecta luz con una linterna. El cubo refleja la luz de una manera particular, así que simplemente girar el cubo o mover la linterna permite examinar cada aspecto y deducir información sobre su estructura. Ahora, imagina que este cubo tiene solo unos pocos átomos de altura, que la luz es detectable solo en infrarrojos, y que la linterna es un rayo de un microscopio. ¿Cómo se examina cada uno de los lados del cubo? Esa es la pregunta respondida recientemente por científicos del CNRS, l'Université Paris-Saclay, la Universidad de Graz y la Universidad Tecnológica de Graz (Austria) mediante la generación de la primera imagen 3D de la estructura de la luz infrarroja cerca del nanocubo. Sus resultados se publicarán el 26 de marzo de 2021 en Ciencias .

La microscopía electrónica utiliza un haz de electrones para iluminar una muestra y crear una imagen ampliada. También proporciona mediciones más completas de propiedades físicas, con una resolución espacial inigualable que incluso puede visualizar átomos individuales. Chromatem, el instrumento dedicado del equipo de Equipex Tempos para espectroscopia, es uno de estos microscopios de nueva generación. Sondea la óptica, mecánico, y propiedades magnéticas de la materia con muy alta resolución, uno que solo es igualado por otros tres microscopios en el mundo.

Científicos del CNRS y l'Université Paris-Saclay que trabajan en el Laboratorio de Física de Estados Sólidos (CNRS / Université Paris-Saclay), junto con sus colegas de la Universidad de Graz y la Universidad Tecnológica de Graz (Austria), usó Chromatem para estudiar un nanocristal de óxido de magnesio. La vibración de sus átomos crea un campo electromagnético que solo se puede detectar en el rango del infrarrojo medio. Cuando los electrones emitidos por el microscopio se encuentran indirectamente con este campo electromagnético, pierden energía. Midiendo esta pérdida de energía, es posible deducir los contornos del campo electromagnético que rodea al cristal.

El problema es que este tipo de microscopía solo puede proporcionar imágenes en 2D, planteando la cuestión de cómo visualizar todas las esquinas del cubo, bordes y lados. Con el fin de hacerlo, los científicos desarrollaron técnicas de reconstrucción de imágenes que tienen, por primera vez, generaron imágenes en 3D del campo que rodea el cristal. Esto eventualmente permitirá apuntar a un punto específico en el cristal, y realizar transferencias de calor localizadas, por ejemplo.

Muchos otros nano-objetos absorben luz infrarroja, como durante las transferencias de calor, y ahora será posible proporcionar imágenes en 3D de estas transferencias. Esta es una vía de exploración para optimizar la disipación de calor en los componentes cada vez más pequeños que se utilizan en nanoelectrónica.