Em baterias recarregáveis, folhas de material ultrafino são cruciais. As reações ocorrem nas interfaces dessas folhas. Os cientistas querem rastrear essas reações. Eles precisam de uma maneira de sondar interfaces ocultas com especificidade elementar. Em princípio, As técnicas de espectroscopia de raios X suaves podem ser uma ferramenta poderosa para sondar essas interfaces complexas. Contudo, essas técnicas não estão disponíveis devido a limitações na óptica e nas fontes de laser. Pela primeira vez, uma equipe internacional desenvolveu uma técnica de geração de segundo harmônico de raios-X suave e a usou para caracterizar camadas individuais de grafeno dentro de uma amostra de grafite, prometendo abrir novas perspectivas para a natureza de interfaces complexas.

Saber como as reações ocorrem em interfaces ocultas é crucial para o armazenamento de energia, purificação da água, e outros usos. A nova técnica oferece uma maneira de sondar elementos específicos em interfaces ocultas. Os resultados da técnica podem, um dia, permitem que os cientistas usem raios X suaves para rastrear processos interfaciais que ocorrem em um quadrilionésimo de segundo.

Compreender a natureza detalhada de interfaces complexas tornou-se uma busca de profundo significado, uma vez que fundamenta os avanços urgentemente necessários em muitas aplicações, incluindo purificação de água, dessalinização, e tecnologias de recuperação, e é vital para processos centrais em eletroquímica, química atmosférica, bioquímica, e conversão de energia. Os cientistas desenvolveram uma nova técnica para sondar interfaces com seletividade específica de superfície e de elemento, demonstrado para as camadas de grafeno individuais dentro de grafite em massa. Quando pulsos de raios-X suaves de um laser de elétrons livres entram no material, eles excitam elétrons orbitais internos nos átomos de carbono. Para átomos de carbono constituindo uma interface de grafite, essas excitações podem produzir um fóton (um pacote de luz) com o dobro da energia dos fótons que chegam. Os cientistas podem usar observações desta geração de segundo harmônico para elucidar propriedades interfaciais importantes, bem como reações químicas que ocorrem nessas interfaces.