NIMS forskare Bo Da (forskare vid RCAMC och CMI2, MaDIS) och Hideki Yoshikawa (ledare för Surface Chemical Analysis Group) och en forskargrupp ledd av Shigeo Tanuma (NIMS Special Researcher), Kazuhito Tsukakoshi (MANA:s huvudutredare, NIMS), Kazuyuki Watanabe (professor, Tokyo University of Science) och Zejun Ding (professor, University of Science and Technology of China) utvecklade gemensamt mångsidiga spektroskopiska mikroskopitekniker som kan samtidigt mäta en nanotunn film vid ett brett spektrum av elektronenerginivåer, från nästan noll energi till hög energi, med hjälp av ett mikroskop som använder elektronstrålar. Gruppen visade också effektiviteten av tekniken.

Konventionella metoder för att mäta nanotunna filmer kräver stor noggrannhet eftersom de kräver ändring av energinivån hos en monokromatisk infallande elektronstråle och omjustering av det optiska elektronsystemet samtidigt som elektronmikroskopbilden mäts. Vi åtgärdade detta problem med ett kreativt tillvägagångssätt. Vi utvecklade en ny mätteknik med hjälp av sekundära elektroner – som genereras i ett substratmaterial och har en bred energifördelning – som en virtuell vit elektronsond. För att reducera denna teknik till att öva, vi behövde helt eliminera bakgrundssignaler från sekundära elektroner. Vi anammade fyrpunktsprobmetoden som används inom astronomi för att exakt detektera svaga signaler som fångas av teleskop. Denna metod gjorde det möjligt för oss att samtidigt mäta elektrontransmittansen för grafen vid ett brett spektrum av energinivåer mellan nästan noll och 600 elektronvolt. Vi bekräftade då att de uppmätta värdena stämde väl överens med teoretiska värden. Denna studie rapporterar för första gången att information om egenskaperna hos ett material ―specifikt, elektrontransmittansen hos nanotunna filmer – kan extraheras från sekundära elektronsignaler.

Mätning av transmittansegenskaperna för ett material med användning av synligt ljus av olika energinivåer är analogt med att identifiera materialets färg. Liknande, mätning av elektrontransmittansen hos en nanotunn film med användning av elektroner med olika energinivåer är analog med att identifiera färgen på ett lokaliserat område av filmen med användning av ett mer snävt fokuserat "öga" (elektroner). Det är svårt att snabbt fastställa kvaliteten (t.ex. färg) av nanotunna filmer på specifika målplatser, då själva filmen normalt är svår att lokalisera. Följaktligen, Tekniker som den som utvecklats i denna studie kommer att vara mycket värdefulla i forskning om nya nanotunna filmer där filmens kvalitativa konsistens över ett stort område måste säkerställas.