Att se de finskaliga egenskaperna hos material som är relevanta för nanoteknik är en framträdande utmaning som för närvarande bara kan mötas under idealiska förhållanden. Koherent röntgenavbildning lovar att kraftigt utöka utbudet av material och miljöer där dessa viktiga egenskaper kan observeras. Användare från Argonnes divisioner Materials Science och Nanoscience &Technology, i samarbete med X-Ray Microscopy Group vid Center for Nanoscale Materials och forskare från Advanced Photon Source, KAIST, Northern Illinois University, och University of Melbourne, har rapporterat utvecklingen av en ny röntgenteknik, koherent röntgen-Bragg-projektionsptykografi, och dess tillämpning på studier av strukturer i nanoskala i ferroelektriska tunna filmer.

Under vissa förutsättningar, ferroelektriska tunna filmer (använda, till exempel, i specialiserade datorminnen) bildar nätverk av nanoskaliga domäner med distinkta lokala polarisationer som är svåra att avbilda eftersom deras egenskaper styrs av filmens omgivande miljö. Icke-invasiv visualisering av dessa polära domäner under realistiska gränsförhållanden är nyckeln till den fortsatta utvecklingen av ferroelektriska enheter.

Bragg-ptykografimetoden använder en mycket penetrerande nanofokuserad röntgenstråle för att skapa rumsligt överlappande koherenta diffraktionsbilder, som, i den här studien, användes för att visualisera domänpolarisering i nanoskala i en epitaxiellt ansträngd ferroelektrisk tunn film av PbTiO ₃ . Med en demonstrerad rumslig upplösning på mindre än sex nanometer, denna nya kvantitativa avbildningsteknik banar väg för visualisering av domänmorfologi och beteende inuti ferroelektriska heterostrukturer under relevanta förhållanden.