p Em 1999, O professor da UCLA, John Miao, foi o pioneiro em uma técnica chamada imagem difrativa coerente, ou CDI, que permite aos cientistas recriar a estrutura 3D de amostras não cristalinas ou nanocristais. A conquista foi extremamente significativa porque, embora a cristalografia de raios-X tenha permitido aos cientistas determinar a estrutura atômica de uma ampla variedade de moléculas, incluindo DNA, não funciona para materiais não cristalinos usados ​​em uma variedade de disciplinas, incluindo física, química, Ciência de materiais, nanociência, geologia e biologia. p Um artigo de Miao e seus colegas na última edição da Ciência revê e analisa o rápido desenvolvimento de fontes de raios-X brilhantes que cientistas em todo o mundo têm usado para uma ampla gama de aplicações de sua invenção nas ciências físicas e biológicas.

p O CDI agora está sendo usado em uma gama mais ampla de aplicações do que Miao imaginou que seria - e a técnica se tornou cada vez mais importante para os cientistas que exploram as fronteiras da nanociência observável.

p Miao, um professor de física e astronomia, descobriram que iluminando uma amostra não cristalina com um laser brilhante, ou coerente, Raio X, ele poderia usar um detector sem lentes para registrar o padrão, ou difração, dos raios-X de dispersão. Ele então recriou a estrutura 3D da amostra, desenvolvendo algoritmos de recuperação de fase avançados aplicados ao padrão de difração, é por isso que sua técnica é às vezes chamada de imagem sem lente.

p O CDI transformou a visão convencional da microscopia ao substituir a lente física por um algoritmo computacional. Ao evitar o uso de lentes, O CDI pode obter imagens de objetos em nanoescala com alta resolução e alto contraste. Ele também tem vantagens sobre outras técnicas de imagem, como microscopia eletrônica, porque pode ser usado para obter imagens de amostras espessas em três dimensões.

p Espera-se agora que esta poderosa técnica de imagem expanda profundamente nossa compreensão de uma ampla gama de fenômenos dinâmicos na física, química e microeletrônica; por exemplo, transições de fase, quando as substâncias mudam rapidamente de um estado para outro.

p CDI é ideal para caracterização 3D quantitativa de materiais em nanoescala por vários motivos. Os raios X têm uma profundidade de penetração maior do que os elétrons, então as amostras em um microscópio eletrônico são destruídas pelo poderoso feixe de elétrons do microscópio à medida que são visualizadas, mas os raios X do CDI podem frequentemente evitar a destruição da amostra. CDI também permite produtos químicos em nanoescala, elementar, e mapeamento magnético 3D de matéria complexa.

p Na ciência dos materiais, CDI foi usado para determinar o primeiro campo de deformação 3D e tensor de deformação total dentro de nanocristais individuais com resolução em nanoescala, uma chave para entender e gerenciar a tensão, que é fundamental para projetar e implementar nanomateriais como os usados ​​em eletrônica de alta velocidade. O CDI também tornou possível a primeira imagem 3D de cristais minerais dentro dos ossos em escala nanométrica, dando uma compreensão muito maior da estrutura molecular do osso.

p Em baterias de íon de lítio, quando o material do eletrodo armazena carga elétrica, o material passa por uma transição de fase que reduz a vida útil da bateria. Com CDI, os cientistas podem entender melhor como as baterias de íon de lítio podem ser feitas para armazenar mais energia e durar mais tempo sem quebrar.