Un nuovo brevetto apre la strada a un modo per determinare contemporaneamente la struttura fisica e la composizione chimica dei materiali vicini al livello atomico utilizzando una combinazione di tecniche di microscopia.

Le sorgenti di luce di sincrotrone sono utilizzate per la caratterizzazione dei materiali nella fisica della materia condensata, scienza dei materiali, chimica, biologia, e scienza dell'energia. Però, anche con il miglior microscopio a raggi X di sincrotrone disponibile fino ad oggi, l'imaging chimico diretto non può essere raggiunto al di sotto di un limite spaziale di circa 10 nanometri. Ora, gli scienziati possono rilevare chimicamente le superfici per superare potenzialmente questa limitazione spaziale e aprire nuove strade per sviluppare la prossima generazione di materiali.

La comprensione completa dei sistemi su scala nanometrica richiede strumenti con sia la capacità di risolvere strutture nanometriche sia l'osservazione diretta della composizione chimica e delle proprietà magnetiche. I metodi di microscopia a raggi X forniscono la sensibilità chimica e magnetica desiderata, ma la risoluzione spaziale, o la capacità di "vedere" minuscole strutture, è limitato.

D'altra parte, la microscopia a effetto tunnel (STM) raggiunge l'elevata risoluzione spaziale richiesta; però, ha uno svantaggio fondamentale:è chimicamente cieco. Ora, gli scienziati dell'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti hanno avanzato una nuova tecnologia che abbina le potenti capacità dell'analisi a raggi X e dell'STM. Questo obiettivo di lunga data è diventato realtà attraverso lo sviluppo di sonde multistrato coassiali nanofabbricate "intelligenti" che fungono da rilevatori nel microscopio e da un nanomanipolatore programmabile per fabbricarle.

Ulteriore, è stato inventato un filtro elettronico specializzato che consente agli scienziati di ottenere informazioni topografiche e chimiche simultanee sulle superfici, dando l'impronta chimica del materiale fornendo anche una dettagliata, chiara immagine della struttura fisica. I ricercatori si aspettano che il nuovo brevetto alla fine consentirà lo studio dell'elettronica, chimico, e proprietà magnetiche nei singoli atomi.