Canalizando a intensidade dos raios-x, fontes de luz síncrotron podem revelar as estruturas atômicas de inúmeros materiais. Pesquisadores de todo o mundo vêm ao National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - um Office of Science User Facility do Departamento de Energia dos EUA (DOE) no Laboratório Nacional de Brookhaven do DOE - para estudar tudo, desde proteínas a células de combustível. Os raios X ultrabrilhantes do NSLS-II e o conjunto de ferramentas de caracterização de última geração tornam a instalação uma das fontes de luz síncrotron mais avançadas do mundo. Agora, O NSLS-II aprimorou esses recursos ainda mais.

Cientistas da linha de luz Hard X-ray Nanoprobe (HXN) do NSLS-II, uma estação experimental projetada para oferecer resolução líder mundial para imagens de raios-x, demonstraram a capacidade da linha de luz de observar materiais com até 10 nanômetros - cerca de um décimo milésimo do diâmetro de um fio de cabelo humano. Esta resolução espacial excepcionalmente alta permitirá que os cientistas "vejam" moléculas individuais. Além disso, A HXN agora pode combinar sua alta resolução espacial com varredura multimodal - a capacidade de capturar simultaneamente várias imagens de diferentes propriedades de materiais. A conquista é descrita na edição de 19 de março da Nano Futures.

"Foram necessários muitos anos de trabalho árduo e colaboração para desenvolver uma linha de luz de microscopia de raios-X com alta resolução espacial, "disse Hanfei Yan, o autor principal do artigo e um cientista da HXN. "A fim de alcançar este objetivo ambicioso, precisávamos enfrentar muitos desafios técnicos, como a redução de vibrações ambientais, desenvolver métodos de caracterização eficazes, e aperfeiçoando a ótica. "

Um componente chave para o sucesso deste projeto foi o desenvolvimento de uma ótica de foco especial chamada lente multicamadas Laue (MLL) - um cristal artificial unidimensional que é projetado para dobrar os raios X em direção a um único ponto.

"O desenvolvimento preciso da ótica MLL para satisfazer os requisitos de aplicações científicas reais levou quase 10 anos, "disse Nathalie Bouet, que lidera o laboratório no NSLS-II onde os MLLs foram fabricados. "Agora, temos orgulho de oferecer essas lentes para a ciência do usuário. "

A combinação de imagens multimodais e de alta resolução é única, e torna o NSLS-II a primeira instalação a oferecer essa capacidade na faixa de energia de raios-X rígidos para cientistas visitantes. A conquista apresentará uma ampla gama de aplicações. Em seu artigo recente, cientistas da NSLS-II trabalharam com a University of Connecticut e a Clemson University para estudar uma membrana à base de cerâmica para aplicação de conversão de energia. Usando os novos recursos da HXN, o grupo foi capaz de imaginar uma fase de material emergente que dita o desempenho da membrana.

"Também estamos colaborando com pesquisadores da indústria à academia para investigar a tensão em nanoeletrônica, defeitos locais em superredes 3-D automontadas, e as variações da composição química dos nanocatalisadores, "Yan disse." A conquista abre oportunidades empolgantes em muitas áreas da ciência. "

Conforme os novos recursos são colocados em uso, há um esforço contínuo na HXN para continuar melhorando a resolução espacial da linha de luz e adicionando novos recursos.

"Nosso objetivo final é alcançar a resolução de um dígito em 3-D para a geração de imagens do elemental, químico, e composição estrutural de materiais em tempo real, "Yan disse.