Claire Donnelly, Dottorando nel Laboratorio di Sistemi Mesoscopici, preparazione di un esperimento di tomografia. I campioni da indagare si trovano sopra i piccoli perni di rame, ma sono troppo piccoli per essere visti nella fotografia. Credito:Paul Scherrer Institut/Markus Fischer
Gli scienziati del Paul Scherrer Institute e dell'ETH di Zurigo (Svizzera) hanno creato immagini 3D di piccoli oggetti che mostrano dettagli fino a 25 nanometri. Oltre alla forma, gli scienziati hanno determinato come particolari elementi chimici erano distribuiti nel loro campione e se questi elementi erano in un composto chimico o allo stato puro.
Le misurazioni sono state eseguite presso la Swiss Light Source presso l'Istituto Paul Scherrer utilizzando un metodo chiamato tomografia di fase. Come in altri tipi di tomografia, qui i raggi X vengono proiettati attraverso il campione da diverse direzioni per fornire immagini da molte prospettive. Queste immagini vengono combinate utilizzando un programma per computer per fornire un'immagine 3D.
Il metodo è stato dimostrato utilizzando una struttura simile a un calcio chiamata "buckyball", solo 6 millesimi di millimetro di diametro, che è stato fabbricato con la più recente tecnologia laser 3D. Oltre a mostrare la forma dell'oggetto, il metodo ha permesso agli scienziati di individuare le posizioni di uno specifico elemento chimico (cobalto) e dedurre ulteriori informazioni sull'ambiente dei suoi atomi. Hanno sfruttato il fatto che diversi elementi interagiscono in modo diverso con la luce di diverse energie, come diversi colori alla luce visibile, consentendo loro di vedere la distribuzione di un elemento specifico all'interno del campione.
Essere in grado di distinguere diversi elementi e i loro composti su scala nanometrica in tre dimensioni è molto importante nello sviluppo di nuove parti elettroniche e magnetiche o di catalizzatori più efficienti per l'industria chimica.
Immagine 3D della struttura buckyball studiata. Nella foto a destra la distribuzione del Cobalto è mostrata in arancione. (La linea continua corrisponde a 1 micrometro o 1 millesimo di millimetro).
Manuel Guizar-Sicairos, responsabile della linea di luce presso l'SLS, e Claire Donnelly che discutono i risultati delle loro misurazioni. Credito:Paul Scherrer Institut/Markus Fischer