Wetenschappers die pionierden met een revolutionaire 3D-microscooptechniek, beschrijven nu een uitbreiding van die technologie naar een nieuwe dimensie die ingrijpende toepassingen in de geneeskunde belooft, biologisch onderzoek, en ontwikkeling van nieuwe elektronische apparaten. Hun rapporten over de zogenaamde 4-D scanning ultrasnelle elektronenmicroscopie, en een verwante techniek, verschijnen in twee kranten in de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Nobelprijswinnaar voor scheikunde Ahmed H. Zewail en collega's verplaatsten afbeeldingen met hoge resolutie van verdwijnende kleine objecten op nanoschaal van drie dimensies naar vier dimensies toen ze een manier ontdekten om tijd te integreren in traditionele elektronenmicroscopie-waarnemingen. Dankzij hun lasergestuurde technologie konden onderzoekers 3D-structuren visualiseren, zoals een ringvormige koolstofnanobuis terwijl deze wiebelde als reactie op verwarming, over een tijdschaal van femtoseconden. Een femtoseconde is een miljoenste van een miljardste van een seconde. Maar de 3D-informatie die met die benadering werd verkregen, was beperkt omdat het objecten als stationair liet zien, in plaats van tijdens het ondergaan van hun natuurlijke bewegingen.

De wetenschappers beschrijven hoe 4-D scanning ultrasnelle elektronenmicroscopie en scanning transmissie ultrasnelle elektronenmicroscopie die beperking overwinnen, en dieper inzicht in de binnenste structuur van materialen mogelijk te maken. De rapporten laten zien hoe de techniek kan worden gebruikt om de dynamiek op atomaire schaal op metalen oppervlakken te onderzoeken, en kijk naar de trillingen van een enkele zilveren nanodraad en een gouden nanodeeltje. De nieuwe technieken "beloven brede toepassingen in de materiaalwetenschap en in biologische beeldvorming met enkelvoudige deeltjes, " zij schrijven.