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Cristales 3D bajo el ojo de la pitografía

ciencia Cristales 3D bajo el ojo de la pitografía

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Anonim

Los investigadores han logrado adaptar la psicografía, después de tres años de trabajo, a imágenes de cristal. Gracias a esta técnica, ahora es posible ver los materiales cristalinos en 3D y en alta resolución, sin destruir la muestra. ¡Qué cumplir con los principales desafíos tecnológicos y científicos!

La psicografía, adaptada a las imágenes de cristal, puede ayudar a enfrentar varios desafíos científicos importantes. © Richard Ling, Wikipedia CC by-sa 3.0

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Un equipo europeo dirigido por investigadores del Instituto Fresnel (CNRS / Universities Aix-Marseille 1 y 3 / Ecole Centrale de Marseille) y ESRF ( European Synchrotron Radiation Facility )en Grenoble acaba de desarrollar una nueva técnica que permite para ver la estructura nanométrica, materiales cristalinos previamente inaccesibles. Gracias a un haz microscópico de rayos X, esta tecnología revela en 3D y alta resolución rangos muy grandes de la muestra analizada. Lo que revoluciona la investigación en diversas disciplinas donde estudiamos estructuras cristalinas complejas, como las ciencias de la vida o la microelectrónica. Este método se publicó en Nature Communications el martes 29 de noviembre.

Hasta ahora, había dos técnicas para analizar de cerca los materiales cristalinos que contienen imperfecciones, cada uno con sus propias limitaciones. Por un lado, la difracción de rayos X clásica (una técnica que mide la intensidad de un haz de rayos X desviado por la muestra), que permite adquirir en 2D y sin dañar la muestra, información sobre los defectos de la regularidad. en la muestra, pero con una resolución limitada, del micrómetro de orden (10 -6 m). Y, por otro lado, la Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) tiene una resolución mucho mejor ( 10-10 m) y proporciona una verdadera imagen de cristal, pero destructiva.

La técnica de la pitografía quizás permita comprender mejor el crecimiento de las conchas. © bpmm, Flickr CC por nc-nd 2.0

Psicografía adaptada a imágenes de cristal

La técnica desarrollada por Virginia Chamard, investigadora del CNRS en el Fresnel Institute y sus colegas, supera las limitaciones de estos dos métodos combinando sus ventajas: produce imágenes 3D de alta resolución, de algunas decenas de denanómetros (10 -9 m), sin destruir la muestra, y proporciona tanta información como la difracción de rayos X. Además, hace posible analizar regiones muy grandes, potencialmente infinitas.

Concretamente, esta nueva técnica consiste en centrarse en la muestra para analizar un haz de rayos X microscópico, producido por un sincrotrón. En este trabajo, los investigadores utilizaron el Sincrotrón europeo (ESRF) en Grenoble. A medida que el haz barre la muestra, un detector captura la intensidad de los rayos X difractados (desviados) por la muestra y así hace posible adquirir una serie de patrones de difracción. Estos son procesados ​​por un algoritmo, que produce una imagen 3D de la muestra completa con detalles más pequeños que el ancho del haz.

Los fundamentos de esta técnica, conocida como "microscopía sin transmisión lenticular", fueron imaginadas en 1969 por el físico alemán Walter Hoppe. Este último pensó en ello con otro propósito: mejorar la resolución del microscopio electrónico. Virginie Chamard y su equipo tuvieron que adaptarlos a las imágenes de cristal. Un trabajo que tomó tres años.

Desarrollar dicho proceso fue crucial para abordar varios desafíos científicos y tecnológicos importantes, como la comprensión del crecimiento del caparazón, el control de las propiedades ópticas de los semiconductores o la mejora del rendimiento eléctrico de los metales, como conchas, semiconductores y metales. materiales cristalinos complejos.

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