Un nouveau brevet ouvre la voie à un moyen de déterminer simultanément la structure physique et la composition chimique de matériaux proches du niveau atomique en utilisant une combinaison de techniques de microscopie.

Les sources lumineuses synchrotron sont utilisées pour la caractérisation des matériaux en physique de la matière condensée, la science des matériaux, chimie, la biologie, et sciences de l'énergie. Cependant, même avec le meilleur microscope à rayons X synchrotron disponible à ce jour, l'imagerie chimique directe ne peut être atteinte en dessous d'une limite spatiale d'environ 10 nanomètres. Maintenant, les scientifiques peuvent empreintes chimiquement des surfaces pour potentiellement surmonter cette limitation spatiale et ouvrir de nouvelles voies pour développer la prochaine génération de matériaux.

Une compréhension globale des systèmes à l'échelle nanométrique nécessite des outils capables à la fois de résoudre des structures nanométriques et d'observer directement la composition chimique et les propriétés magnétiques. Les méthodes de microscopie à rayons X fournissent la sensibilité chimique et magnétique souhaitée, mais la résolution spatiale, ou la capacité de "voir" de minuscules structures, est limité.

D'autre part, la microscopie à effet tunnel (STM) atteint la haute résolution spatiale requise ; cependant, il a un inconvénient fondamental - il est chimiquement aveugle. Maintenant, des scientifiques du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie ont mis au point une nouvelle technologie qui associe les puissantes capacités de l'analyse par rayons X et de la STM. Cet objectif de longue date est devenu réalité grâce au développement de sondes multicouches coaxiales nanofabriquées « intelligentes » qui servent de détecteurs dans le microscope ainsi qu'un nanomanipulateur programmable pour les fabriquer.

Plus loin, un filtre électronique spécialisé a été inventé qui permet aux scientifiques d'obtenir simultanément des informations topographiques et chimiques sur les surfaces, donnant l'empreinte chimique du matériau tout en fournissant une description détaillée, image claire de la structure physique. Les chercheurs s'attendent à ce que le nouveau brevet permette à terme l'étude de l'électronique, chimique, et les propriétés magnétiques des atomes individuels.