Une nouvelle avancée dans l'imagerie aux rayons X a révélé la forme tridimensionnelle spectaculaire des nanocristaux d'or, et est susceptible de mettre en lumière la structure d'autres matériaux à l'échelle nanométrique.

Décrit aujourd'hui dans Communication Nature , la nouvelle technique améliore la qualité des images de nanomatériaux, réalisé par diffraction des rayons X, en corrigeant avec précision les distorsions de la lumière des rayons X.

Dr Jesse Clark, L'auteur principal de l'étude du London Centre for Nanotechnology a déclaré :« Les nanomatériaux jouant un rôle de plus en plus important dans de nombreuses applications, il existe un réel besoin de pouvoir obtenir des images tridimensionnelles de très haute qualité de ces échantillons.

"Jusqu'à présent, nous étions limités par la qualité de nos rayons X. Ici, nous avons démontré qu'avec des sources de rayons X imparfaites, nous pouvons toujours obtenir des images de très haute qualité des nanomatériaux."

Jusqu'à maintenant, la plupart des images de nanomatériaux ont été réalisées en microscopie électronique. L'imagerie par rayons X est une alternative intéressante car les rayons X pénètrent plus loin dans le matériau que les électrons et peuvent être utilisés dans des environnements ambiants ou contrôlés.

Cependant, fabriquer des lentilles qui focalisent les rayons X est très difficile. Comme alternative, les scientifiques utilisent la méthode indirecte d'imagerie par diffraction cohérente (CDI), où le diagramme de diffraction de l'échantillon est mesuré (sans lentilles) et converti en une image par ordinateur.

Le lauréat du prix Nobel Lawrence Bragg a suggéré cette méthode en 1939 mais n'avait aucun moyen de déterminer les phases manquantes de la diffraction, qui sont aujourd'hui fournis par des algorithmes informatiques.

Le CDI peut être très bien exécuté sur les dernières sources de rayons X synchrotrons telles que la Diamond Light Source du Royaume-Uni, qui ont un flux cohérent beaucoup plus élevé que les machines précédentes. Le CDI monte en puissance dans l'étude des nanomatériaux, mais, jusqu'à maintenant, a souffert d'une mauvaise qualité d'image, avec une densité brisée ou non uniforme. Cela avait été attribué à une cohérence imparfaite de la lumière à rayons X utilisée.

Les images tridimensionnelles spectaculaires de nanocristaux d'or présentées dans cette étude démontrent que cette distorsion peut être corrigée par une modélisation appropriée de la fonction de cohérence.

Professeur Ian Robinson, Le London Centre for Nanotechnology et auteur de l'article a déclaré :« Les images corrigées sont bien plus interprétables que jamais obtenues auparavant et conduiront probablement à une nouvelle compréhension de la structure des matériaux à l'échelle nanométrique.

La méthode devrait également fonctionner pour le laser à électrons libres, Imagerie diffractive à base d'électrons et d'atomes.