Les scientifiques qui ont mis au point une technique révolutionnaire de microscope 3D décrivent maintenant une extension de cette technologie dans une nouvelle dimension qui promet des applications radicales en médecine, recherche biologique, et le développement de nouveaux appareils électroniques. Leurs rapports sur ce qu'on appelle la microscopie électronique ultrarapide à balayage 4-D, et une technique connexe, apparaissent dans deux articles du Journal de l'American Chemical Society .

Le lauréat du prix Nobel de chimie Ahmed H. Zewail et ses collègues ont déplacé des images haute résolution d'objets nanométriques extrêmement petits de trois dimensions à quatre dimensions lorsqu'ils ont découvert un moyen d'intégrer le temps dans les observations de microscopie électronique traditionnelles. Leur technologie laser a permis aux chercheurs de visualiser des structures 3D telles qu'un nanotube de carbone en forme d'anneau pendant qu'il se tortillait en réponse au chauffage, sur une échelle de temps de la femtoseconde. Une femtoseconde est un millionième d'un milliardième de seconde. Mais les informations 3D obtenues avec cette approche étaient limitées car elles montraient des objets comme stationnaires, plutôt qu'en subissant leurs mouvements naturels.

Les scientifiques décrivent comment la microscopie électronique ultrarapide à balayage 4-D et la microscopie électronique ultrarapide à transmission à balayage surmontent cette limitation, et permettent de mieux comprendre la structure la plus interne des matériaux. Les rapports montrent comment la technique peut être utilisée pour étudier la dynamique à l'échelle atomique sur des surfaces métalliques, et observez les vibrations d'un seul nanofil d'argent et d'une nanoparticule d'or. Les nouvelles techniques « promettent d'avoir des applications très variées en science des matériaux et en imagerie biologique à particule unique, " ils écrivent.