Nueva técnica para ver los cristales, como nunca antes

Un equipo internacional de científicos liderado por el Instituto Fresnel (CNRS / Universidad Aix-Marseille / Ecole Centrale de Marseille) y el ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) en Grenoble se ha desarrollado una nueva técnica que permite observar la estructura de tamaño nanométrico de los materiales cristalinos . Utilizando un microscopio haz de rayos X para iluminar grandes áreas de una muestra, esta técnica revela detalles estructurales en tres dimensiones y en alta resolución. Se podría revolucionar la investigación en diversas disciplinas que involucran el estudio de estructuras cristalinas complejas, como las ciencias de la vida y la microelectrónica.Este trabajo se publica en la revista Nature Communications de fecha 29 de Noviembre de 2011.

Hasta el momento, dos técnicas fueron utilizadas para analizar los complejos materiales cristalinos, pero tienen sus limitaciones. Clásico «difracción de rayos X» hace posible la obtención de información relativa a las irregularidades en una muestra sin dañarlo, pero con una resolución espacial limitada, en el rango micrométrico. Microscopía electrónica de transmisión (TEM), por otro lado, exhibe una resolución espacial mucho mejor (0,1 nm), proporcionando una imagen «real» del cristal, sino que destruye la muestra.

La nueva técnica desarrollada por Virginia Chamard y sus colegas en el Instituto Fresnel supera estas limitaciones mediante la combinación de las ventajas de ambos métodos: se produce en alta resolución en 3D las imágenes – a unas pocas decenas de nanómetros – sin destruir la muestra, y se ofrece como mucha información sobre su estructura atómica como convencional difracción de rayos X. Además, hace posible el análisis de áreas muy grandes, de dimensiones potencialmente infinitas, que nunca se ha logrado antes.

Esta técnica se basa en una microscópica haz de rayos X producida por un sincrotrón, por su trabajo, los investigadores utilizaron el European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) en Grenoble, y lo introduce en la muestra. Como el haz explora a través de la muestra, un detector de captura la intensidad de la difractado rayos X y proporciona una serie de «patrones de difracción». Estos son procesados ​​por un algoritmo especial que genera una imagen 3D de toda la muestra con una resolución menor que la anchura del haz de rayos-X.

Los fundamentos de esta técnica llamada «ptychography» fueron colocados en 1969 por el físico alemán Walter Hoppe, que lo inventó para mejorar la resolución de la microscopía electrónica.Tomó Virginie Chamard y su equipo de tres años de trabajo para adaptar su método de cristal de la imagen.

Esta nueva técnica es crucial para abordar las principales cuestiones científicas y tecnológicas. Estos incluyen el crecimiento comprensión mariscos, controlar las propiedades ópticas semiconductores ‘o mejorar el rendimiento eléctrico de aleaciones de metales, todos los cuales son complejos materiales cristalinos. Tales hazañas se han convertido en posible.

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