Ny røntgenmikroskopiteknologi til at se både de kemiske og fysiske aspekter af materialer

Et nyt patent blæser en vej frem for en måde at samtidigt bestemme den fysiske struktur og kemiske sammensætning af materialer tæt på atomniveau ved hjælp af en kombination af mikroskopiteknikker.

Synkrotronlyskilder bruges til materialekarakterisering i kondenseret stoffysik, materialevidenskab, kemi, biologi, og energividenskab. Imidlertid, selv med det bedste synkrotron røntgenmikroskop til rådighed til dato, direkte kemisk billeddannelse kan ikke nås under en rumlig grænse på omkring 10 nanometer. Nu, videnskabsmænd kan kemisk fingeraftrykke overflader for potentielt at overvinde denne rumlige begrænsning og åbne nye ruter for at udvikle den næste generation af materialer.

Omfattende forståelse af nanoskala systemer kræver værktøjer med både evnen til at løse nanometerstrukturer samt direkte observation af kemisk sammensætning og magnetiske egenskaber. Røntgenmikroskopimetoder giver den ønskede kemiske og magnetiske følsomhed, men den rumlige opløsning, eller evnen til at "se" små strukturer, er begrænset.

På den anden side, scanning tunneling mikroskopi (STM) opnår den nødvendige høje rumlige opløsning; imidlertid, den har en grundlæggende ulempe – den er kemisk blind. Nu, forskere ved U.S. Department of Energy's Argonne National Laboratory har avanceret en ny teknologi, der parrer de kraftfulde muligheder for røntgenanalyse og STM. Dette langvarige mål er blevet til virkelighed gennem udviklingen af ​​"smarte" nanofabrikerede koaksiale flerlagsonder, der fungerer som detektorer i mikroskopet samt en programmerbar nanomanipulator til at fremstille disse.

Yderligere, et specialiseret elektronisk filter blev opfundet, der gør det muligt for forskere at opnå samtidig topografisk og kemisk information på overflader, giver det kemiske fingeraftryk af materialet og giver samtidig et detaljeret, klart billede af den fysiske struktur. Forskerne forventer, at det nye patent i sidste ende vil gøre det muligt at studere det elektroniske, kemisk, og magnetiske egenskaber i individuelle atomer.