Een nieuwe lens biedt wetenschappers de scherpste röntgenfoto's tot nu toe uit de nanowereld. Het apparaat is gemaakt van afwisselende lagen wolfraamcarbide en siliciumcarbide en kan harde röntgenstralen focussen op een plek met een diameter van minder dan tien nanometer. De studie, onder leiding van Saša Bajt van het Duitse onderzoekscentrum Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY, wordt gerapporteerd in Licht:wetenschap en toepassingen .

De korte golflengte en het doordringende karakter van röntgenstralen zijn ideaal voor het microscopisch onderzoek van complexe materialen. Bijvoorbeeld, nanometer resolutie Röntgenfoto's geven een beter begrip van de structuur en functie van materialen, wat essentieel is voor de ontwikkeling van nieuwe materialen met verbeterde eigenschappen. Dit vereist heldere röntgenbronnen, maar ook zeer efficiënte en bijna perfecte röntgenoptica. Om beelden te verwerven, de röntgenstralen moeten worden gefocusseerd:zoals in een lichtmicroscoop. Dit is niet eenvoudig, aangezien röntgenstralen met hoge energie ongehinderd door de meeste materialen dringen en niet significant kunnen worden gemanipuleerd met conventionele lenzen. De meerlaagse Laue-lens overwint dit probleem. Dit apparaat is in feite een synthetische nanostructuur die röntgenstralen verstrooit, net als een kristal. Als het op de juiste manier wordt gevormd, de invallende röntgenstralen kunnen allemaal worden geconcentreerd in een zeer kleine focus.

De synthetische nanostructuren worden bereid door sputteren in de magnetron. We hebben een nieuw paar materialen geïntroduceerd, wolfraamcarbide en siliciumcarbide, om gelaagde structuren voor te bereiden met gladde en scherpe interfaces en zonder materiële faseovergangen die de vervaardiging van eerdere lenzen belemmerden. Even belangrijk is de controle van de laagdikte en vorm met precisie op atoomschaal, legt Bajt uit.

De sub-nanometer controle van laagdikte verkregen door sputterdepositie is aanzienlijk beter dan verkrijgbaar in een lithografieproces, een proces dat wordt gebruikt om lithografische zoneplaten te maken die gewoonlijk worden gebruikt in röntgenmicroscopen die werken bij lagere röntgenenergieën. De hoge aspectverhouding (kleinste laagdikte versus optische lensdikte) van de afgezette lagen zorgt voor een zeer efficiënte röntgenfocus, wat essentieel is voor snelle beeldvorming. Het document presenteert verschillende karakteriseringsmethoden en manieren om resterende lensimperfecties te verminderen. Het team is ervan overtuigd dat het mogelijk is om lenzen te maken met een resolutie van een enkele nanometer.