I laddningsbara batterier, ultratunna materialark är avgörande. Reaktioner inträffar vid gränssnitten för dessa ark. Forskare vill spåra dessa reaktioner. De behöver ett sätt att undersöka begravda gränssnitt med elementär specificitet. I princip, Mjuk röntgenspektroskopi kan vara ett kraftfullt verktyg för att undersöka sådana komplexa gränssnitt. Dock, dessa tekniker har inte varit tillgängliga på grund av begränsningar i optik och laserkällor. För första gången, ett internationellt team utvecklade en mjuk röntgenteknik för generering av andra övertoner och använde den för att karakterisera enskilda lager av grafen inuti ett grafitprov, lovar att öppna nya vyer av komplexa gränssnitts natur.

Att veta hur reaktioner sker vid nedgrävda gränssnitt är avgörande för energilagring, vattenrening, och andra användningsområden. Den nya tekniken erbjuder ett sätt att undersöka specifika element vid nedgrävda gränssnitt. Resultaten från tekniken kan en dag, låt forskare använda mjuka röntgenstrålar för att spåra gränssnittsprocesser som sker på en kvadrilliondels sekund.

Att förstå den detaljerade karaktären hos komplexa gränssnitt har blivit ett sökande av djupgående betydelse, eftersom det ligger till grund för brådskande nödvändiga framsteg i många tillämpningar, inklusive vattenrening, avsaltning, och återvinningsteknik, och är avgörande för centrala processer inom elektrokemi, atmosfärisk kemi, biokemi, och energiomvandling. Forskare utvecklade en ny teknik för att undersöka gränssnitt med både yt- och elementspecifik selektivitet, demonstreras för de enskilda grafenskikten inom bulkgrafit. När mjuka röntgenpulser från en fri elektronlaser kommer in i materialet, de exciterar inre orbitala elektroner i kolatomerna. För kolatomer som utgör ett grafitgränssnitt, dessa excitationer kan producera en foton (ett paket av ljus) med dubbelt så mycket energi som de inkommande fotonerna. Forskare kan använda observationer av denna andra övertonsgeneration för att belysa viktiga gränssnittsegenskaper, såväl som kemiska reaktioner som sker på dessa gränssnitt.