Claire Donnelly, Doktorand vid Laboratoriet för mesoskopiska system, förbereder ett tomografiexperiment. Proverna som ska undersökas är placerade ovanpå de små kopparstiften, men är för små för att synas på fotografiet. Kredit:Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
Forskare vid Paul Scherrer Institute och ETH Zürich (Schweiz) har skapat 3D-bilder av små föremål som visar detaljer ner till 25 nanometer. Förutom formen, forskarna bestämde hur vissa kemiska grundämnen var fördelade i deras prov och om dessa grundämnen var i en kemisk förening eller i sitt rena tillstånd.
Mätningarna utfördes vid den schweiziska ljuskällan vid Paul Scherrer-institutet med en metod som kallas fastomografi. Som i andra typer av tomografi, här lyser röntgenstrålar genom provet från olika håll för att ge bilder från många perspektiv. Dessa bilder kombineras med hjälp av ett datorprogram för att ge en 3D-bild.
Metoden demonstrerades med hjälp av en fotbollsliknande struktur som kallas "buckyball", bara 6 tusendels millimeter tvärs över, som tillverkades med den senaste 3D-lasertekniken. Förutom att visa föremålets form, metoden gjorde det möjligt för forskarna att lokalisera ett specifikt kemiskt element (kobolt) och härleda ytterligare information om miljön för dess atomer. De använde sig av det faktum att olika element interagerar olika med ljus av olika energier, gillar olika färger i synligt ljus, så att de kan se fördelningen av ett specifikt element i urvalet.
Att kunna särskilja olika grundämnen och deras sammansättningar på nanometerskalan i tre dimensioner är mycket relevant i utvecklingen av nya elektroniska och magnetiska delar eller mer effektiva katalysatorer för den kemiska industrin.
3D-bild av buckyball-strukturen undersökt. På den högra bilden visas fördelningen av kobolt i orange. (Den heldragna linjen motsvarar 1 mikrometer eller 1 tusendels millimeter).
Manuel Guizar-Sicairos, strållinjeansvarig på SLS, och Claire Donnelly diskuterar resultaten av sina mätningar. Kredit:Paul Scherrer Institut/Markus Fischer