Gli scienziati hanno utilizzato una lente composta da strati concentrici disposti con precisione per visualizzare due nanofili semiconduttori. Questa lente, con un diametro inferiore a un cinquantesimo di millimetro, è stata quindi regolata tra l'oggetto da riprendere e una telecamera a raggi X nel fascio di raggi X estremamente luminoso e focalizzato del sincrotrone elettronico tedesco (DESY). L'incorporazione di misurazioni precise sulle imperfezioni dell'obiettivo nei loro algoritmi ha consentito loro di decodificare le informazioni e costruire un'immagine nitida. Strati concentrici disposti con precisione per l'immagine di due nanofili semiconduttori. Credito:Markus Osterhoff
I raggi X consentono di esplorare all'interno dei corpi umani o scrutare all'interno di oggetti. La tecnologia utilizzata per illuminare i dettagli in strutture microscopiche è la stessa utilizzata in situazioni familiari, come l'imaging medico in una clinica o il controllo dei bagagli in aeroporto. La microscopia a raggi X consente agli scienziati di studiare la struttura tridimensionale di materiali, organismi o tessuti senza tagliare e danneggiare il campione. Sfortunatamente, le prestazioni della microscopia a raggi X sono limitate dalle difficoltà nel produrre la lente perfetta. Un team dell'Istituto di fisica dei raggi X dell'Università di Göttingen ha ora dimostrato che, nonostante i limiti di produzione degli obiettivi, è possibile ottenere una qualità dell'immagine e una nitidezza molto più elevate che mai utilizzando una speciale disposizione sperimentale e la ricostruzione numerica dell'immagine a valle :un algoritmo compensa i deficit delle lenti. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters .
Gli scienziati hanno utilizzato una lente costituita da strati finemente strutturati di pochi strati atomici depositati da anelli concentrici su un filo sottile. L'obiettivo, con un diametro inferiore a un cinquantesimo di millimetro, è stato quindi regolato tra l'oggetto da riprendere e una telecamera a raggi X nel fascio di raggi X estremamente luminoso e focalizzato presso il German Electron Synchrotron (DESY) ad Amburgo .
Sulla fotocamera, i ricercatori hanno ricevuto tre diversi tipi di segnale che insieme hanno fornito informazioni complete sulla struttura dell'oggetto sconosciuto, anche se gli oggetti hanno assorbito poca o nessuna radiazione di raggi X. Non restava che trovare un algoritmo adatto per decodificare le informazioni e ricostruirle in un'immagine nitida. Perché questa soluzione funzionasse, era fondamentale misurare con precisione l'obiettivo stesso, che era tutt'altro che perfetto, e rinunciare completamente al presupposto che potesse essere l'ideale. Nella loro prima applicazione, i ricercatori hanno studiato i nanofili semiconduttori, che sono di particolare interesse come nuovi materiali per il fotovoltaico, ad esempio.
"Solo attraverso la combinazione di obiettivi e ricostruzione numerica dell'immagine siamo riusciti a ottenere un'elevata qualità dell'immagine", spiega il primo autore, il dottor Jakob Soltau.
"Questo è il modo in cui compensiamo il fatto che è impossibile produrre lenti per raggi X con la struttura fine e la qualità richieste", aggiunge il dott. Markus Osterhoff.
"A causa di queste difficoltà, molti ricercatori si erano già allontanati dall'uso della microscopia a raggi X con le lenti e hanno invece cercato di sostituire completamente le lenti con algoritmi. Tuttavia, utilizzando sia le lenti che gli algoritmi insieme, il nostro approccio ora combina il meglio di entrambi mondi", conclude il professor Tim Salditt.
Un vantaggio particolare del nuovo metodo è che l'oggetto non deve essere scansionato, il che significa che i processi microscopici molto veloci nei materiali possono anche essere "filmati" in movimento. Tali esperimenti sono pianificati come prossimo passo al DESY e al laser a raggi X europeo XFEL ad Amburgo. + Esplora ulteriormente
