En närbild av Hard X-ray Nanoprobe — beamline 3-ID vid NSLS-II. Upphovsman:Brookhaven National Laboratory
Genom att kanalisera intensiteten av röntgenstrålar, synkrotronljuskällor kan avslöja atomstrukturerna i otaliga material. Forskare från hela världen kommer till National Synchrotron Light Source II (NSLS-II)-ett US Department of Energy (DOE) Office of Science User Facility vid DOE:s Brookhaven National Laboratory-för att studera allt från proteiner till bränsleceller. NSLS-II:s ultraljusa röntgenstrålar och sviten med toppmoderna karakteriseringsverktyg gör anläggningen till en av de mest avancerade synkrotronljuskällorna i världen. Nu, NSLS-II har förbättrat dessa funktioner ytterligare.
Forskare vid NSLS-II:s röntgen Nanoprobe (HXN) beamline, en experimentstation för att erbjuda världsledande upplösning för röntgenbildning, har visat strållinjens förmåga att observera material ner till 10 nanometer-ungefär en tiotusendel av diametern på ett människohår. Denna exceptionellt höga rumsliga upplösning gör det möjligt för forskare att "se" enskilda molekyler. Dessutom, HXN kan nu kombinera sin höga rumsliga upplösning med multimodal skanning - möjligheten att samtidigt ta flera bilder av olika materialegenskaper. Prestationen beskrivs i Nano Futures nummer 19 mars.
"Det tog många år av hårt arbete och samarbete att utveckla en röntgenmikroskopi stråle med så hög rumslig upplösning, "sa Hanfei Yan, huvudförfattaren till tidningen och en forskare vid HXN. "För att förverkliga detta ambitiösa mål, vi behövde hantera många tekniska utmaningar, som att minska miljövibrationer, utveckla effektiva karaktäriseringsmetoder, och perfekta optiken. "
En nyckelkomponent för att lyckas med detta projekt var att utveckla en speciell fokuseringsoptik som kallas en multilayer Laue-lins (MLL)-en endimensionell konstgjord kristall som är konstruerad för att böja röntgenstrålar mot en enda punkt.
Forskare vid NSLS-II:s Hard X-ray Nanoprobe (HXN) ägnade 10 år åt att utveckla avancerad optik och övervinna många tekniska utmaningar för att leverera världsledande rumslig upplösning och multimodal bildbehandling vid HXN. Upphovsman:Brookhaven National Laboratory
"Det tog nästan tio år att utveckla MLL -optiken för att uppfylla kraven för riktiga vetenskapliga tillämpningar. "sa Nathalie Bouet, som leder labbet vid NSLS-II där MLL:erna tillverkades. "Nu, Vi är stolta över att kunna leverera dessa linser för användarvetenskap. "
Att kombinera multimodal och högupplöst bildbehandling är unikt, och gör NSLS-II till den första anläggningen för att erbjuda denna förmåga inom området för röntgenenergi till besökande forskare. Prestationen kommer att presentera ett brett spektrum av applikationer. I deras senaste tidning, forskare vid NSLS-II arbetade med University of Connecticut och Clemson University för att studera ett keramiskt baserat membran för energiomvandlingsapplikation. Med hjälp av de nya funktionerna på HXN, gruppen kunde avbilda en framväxande materialfas som dikterar membranets prestanda.
"Vi samarbetar också med forskare från industri till akademi för att undersöka påfrestningar inom nanoelektronik, lokala defekter i självmonterade 3D-superlatt, och variationer av den kemiska sammansättningen av nanokatalysatorer, "Yan sa." Prestationen öppnar spännande möjligheter inom många vetenskapsområden. "
När de nya funktionerna tas i bruk, det pågår ett pågående arbete på HXN för att fortsätta förbättra strållinjens rumsliga upplösning och lägga till nya funktioner.
"Vårt slutliga mål är att uppnå enkelsiffrig upplösning i 3D för att avbilda elementet, kemisk, och strukturell sminkning av material i realtid, "Sa Yan.
