La chambre d'échantillonnage de la ligne de faisceaux de diffusion des rayons X inélastique souple (SIX) du NSLS-II permet aux scientifiques de monter leurs matériaux sur un support spécial qui peut être tourné et déplacé dans le faisceau de rayons X brillants. Crédit :Département américain de l'énergie
Le 15 juillet, 2018, la ligne de faisceaux de diffusion des rayons X inélastiques doux (SIX) à la National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) - une installation utilisateur du bureau des sciences du département américain de l'Énergie (DOE) au laboratoire national de Brookhaven du DOE - a accueilli ses premiers chercheurs invités. SIX est une station expérimentale conçue pour mesurer les propriétés électroniques des matériaux solides à l'aide de rayons X ultra-brillants. Les matériaux peuvent être aussi petits que quelques microns, soit un millionième de mètre.
Les premiers chercheurs à tirer parti des capacités de classe mondiale de SIX étaient Jonathan Pelliciari et Zhihai Zhu, deux scientifiques du Massachusetts Institute of Technology (MIT). Le couple a utilisé SIX pour étudier un échantillon de chromate, un matériau fascinant avec de nouvelles applications en magnétisme, piles, et catalyse. On savait peu de choses sur la structure électronique de l'échantillon de chromate que l'équipe du MIT a étudié à SIX, et leurs recherches visent à débloquer les propriétés de ce matériau. Faire cela, ils avaient besoin de la sensibilité atomique et de la résolution en énergie de la ligne de lumière SIX.
« La compréhension de la composition électronique de ce chromate nous aidera à déterminer son potentiel d'applications en électronique supraconductrice, " a déclaré Zhu. "Nous voulions déterminer si nous pouvions transformer ce matériau en supraconducteur."
Les scientifiques ont utilisé une technique appelée diffusion inélastique résonante des rayons X (RIXS) pour étudier les interactions et la dynamique des électrons dans leur échantillon.
« Dans cette technique, le faisceau de rayons X est diffusé sur les électrons du matériau, comme une bille blanche rebondissant sur des boules sur une table de billard. Puis, un détecteur capte les rayons X diffusés sous différents angles, " dit Ignace Jarrige, responsable scientifique des lignes de lumière chez SIX.
En analysant l'angle, élan, et l'énergie des rayons X, les scientifiques peuvent comprendre comment les électrons du matériau s'organisent et interagissent.
La ligne de faisceaux de diffusion des rayons X inélastiques doux (SIX) au NSLS-II se distingue par son bras de spectromètre de 50 pieds de long qui est logé dans un bâtiment adjacent. Le long, Le bras mobile permet à SIX d'obtenir une résolution énergétique extrêmement élevée et de révéler le mouvement collectif des électrons dans un matériau. Crédit :Département américain de l'énergie
"SIX est une ligne de lumière très avancée, " a déclaré Pelliciari. " J'ai travaillé sur d'autres lignes de lumière RIXS, et SIX, étant conçu pour atteindre une résolution énergétique élevée, promet un résultat scientifique amélioré. Cette haute résolution nous offre une vue très détaillée de notre matériau et une meilleure compréhension de son potentiel. »
SIX fait partie des lignes de lumière RIXS les plus récentes et les plus avancées du pays. Il est conçu pour repousser les limites de ces expériences plus loin que tout autre instrument, et représente une amélioration majeure pour la communauté scientifique mondiale.
"Après un an de test et de préparation de SIX, nous étions ravis de travailler enfin avec les premiers utilisateurs et de collaborer sur une mesure vraiment passionnante, " a déclaré Andi Barbour, scientifique des lignes de lumière chez SIX.
La scientifique des lignes de lumière, Valentina Bisogni, a ajouté :"Les recherches du MIT nous ont permis de tester les capacités de la ligne de lumière, la stabilité de tous ses composants, l'alignement de l'échantillon, et son contrôle de la température, le tout en parallèle. Ce fut une expérience très utile."
"Nous tenons à remercier tout particulièrement l'équipe SIX car notre expérience et la science n'avanceraient pas sans eux, " a déclaré Zhu. "Notre recherche effectuée à SIX était une véritable collaboration entre nous et les scientifiques de la ligne de lumière."
L'équipe SIX est impatiente d'accueillir davantage de chercheurs invités, car SIX est désormais ouvert aux opérations générales.
