Il 15 luglio 2018, la linea di luce Soft Inelastic X-ray Scattering (SIX) presso la National Synchrotron Light Source II (NSLS-II), una struttura per gli utenti dell'Office of Science del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) presso il Brookhaven National Laboratory del DOE, ha dato il benvenuto ai suoi primi ricercatori in visita. SIX è una stazione sperimentale progettata per misurare le proprietà elettroniche dei materiali solidi mediante raggi X ultrabrillanti. I materiali possono essere piccoli fino a pochi micron, un milionesimo di metro.

I primi ricercatori a sfruttare le capacità di livello mondiale di SIX sono stati Jonathan Pelliciari e Zhihai Zhu, due scienziati del Massachusetts Institute of Technology (MIT). La coppia ha usato SIX per studiare un campione di cromato, un materiale affascinante con nuove applicazioni nel magnetismo, batterie, e catalisi. Poco si sapeva della struttura elettronica del campione di cromato che il team del MIT ha studiato al SIX, e la loro ricerca è finalizzata a sbloccare le proprietà di questo materiale. Fare così, avevano bisogno della sensibilità atomica e della risoluzione energetica della linea di luce SIX.

"Comprendere la composizione elettronica di questo cromato ci aiuterà a determinare il suo potenziale per applicazioni nell'elettronica superconduttiva, " ha detto Zhu. "Volevamo determinare se potevamo trasformare questo materiale in un superconduttore".

Gli scienziati hanno utilizzato una tecnica chiamata diffusione inelastica di raggi X risonante (RIXS) per studiare le interazioni e la dinamica degli elettroni nel loro campione.

"In questa tecnica, il fascio di raggi X viene disperso dagli elettroni del materiale, come un pallino che rimbalza su una palla da biliardo. Quindi, un rivelatore cattura i raggi X sparsi da diverse angolazioni, " disse Ignace Jarrige, scienziato capo della linea di luce presso SIX.

Analizzando l'angolo, quantità di moto, e l'energia dei raggi X, gli scienziati possono capire come gli elettroni del materiale si organizzano e interagiscono.

"SIX è una linea di luce molto avanzata, " ha detto Pelliciari. "Ho lavorato su altre linee di luce RIXS, e SEI, essendo progettato per raggiungere un'elevata risoluzione energetica, promette un migliore risultato scientifico. Avere questa alta risoluzione ci offre una visione molto dettagliata del nostro materiale e una migliore visione del suo potenziale".

SIX è tra le linee di luce RIXS più nuove e avanzate del paese. È progettato per spingere i confini di questi esperimenti oltre qualsiasi altro strumento, e rappresenta un importante miglioramento per la comunità scientifica mondiale.

"Dopo un anno di test e preparazione di SIX, siamo stati entusiasti di lavorare finalmente con i primi utenti e collaborare a una misurazione davvero entusiasmante, " ha detto Andi Barbour, scienziato della linea di luce presso SIX.

La scienziata della linea di luce Valentina Bisogni ha aggiunto, "La ricerca del MIT ci ha permesso di testare le capacità della linea di luce, la stabilità di tutti i suoi componenti, l'allineamento del campione, e il suo controllo della temperatura, tutto in parallelo. È stata un'esperienza molto utile".

"Vogliamo ringraziare in modo speciale il team SIX poiché il nostro esperimento e la scienza non andrebbero avanti senza di loro, " ha detto Zhu. "La nostra ricerca fatta a SIX è stata una vera collaborazione tra noi e gli scienziati della linea di luce."

Il team SIX non vede l'ora di ospitare più ricercatori in visita, poiché SIX è ora aperto per le operazioni generali.