Nelle batterie ricaricabili, i fogli di materiale ultrasottile sono fondamentali. Le reazioni si verificano alle interfacce di questi fogli. Gli scienziati vogliono monitorare queste reazioni. Hanno bisogno di un modo per sondare le interfacce sepolte con specificità elementare. In linea di principio, Le tecniche di spettroscopia a raggi X molli potrebbero essere uno strumento potente per sondare interfacce così complesse. Però, queste tecniche non erano disponibili a causa di limitazioni nell'ottica e nelle sorgenti laser. Per la prima volta, un team internazionale ha ideato una tecnica di generazione della seconda armonica a raggi X soffici e l'ha usata per caratterizzare i singoli strati di grafene all'interno di un campione di grafite, promettendo di aprire nuove prospettive sulla natura delle interfacce complesse.

Sapere come avvengono le reazioni alle interfacce sepolte è cruciale per lo stoccaggio di energia, purificazione dell'acqua, e altri usi. La nuova tecnica offre un modo per sondare elementi specifici su interfacce sepolte. I risultati della tecnica potrebbero, un giorno, lascia che gli scienziati utilizzino i raggi X molli per monitorare i processi interfacciali che si verificano in un quadrilionesimo di secondo.

Comprendere la natura dettagliata delle interfacce complesse è diventata una ricerca di profondo significato, poiché è alla base dei progressi urgenti necessari in molte applicazioni, compresa la depurazione dell'acqua, desalinizzazione, e tecnologie di bonifica, ed è vitale per i processi centrali in elettrochimica, chimica atmosferica, biochimica, e conversione energetica. Gli scienziati hanno sviluppato una nuova tecnica per sondare le interfacce con selettività sia superficiale che specifica per elemento, dimostrato per i singoli strati di grafene all'interno della grafite sfusa. Quando gli impulsi di raggi X molli provenienti da un laser a elettroni liberi entrano nel materiale, eccitano gli elettroni dell'orbitale interno negli atomi di carbonio. Per gli atomi di carbonio che costituiscono un'interfaccia di grafite, queste eccitazioni possono produrre un fotone (un pacchetto di luce) con il doppio dell'energia dei fotoni in arrivo. Gli scienziati possono utilizzare le osservazioni di questa seconda generazione armonica per chiarire importanti proprietà dell'interfaccia, così come le reazioni chimiche che si verificano su queste interfacce.