Een nieuwe vooruitgang in röntgenbeeldvorming heeft de dramatische driedimensionale vorm van gouden nanokristallen onthuld, en zal waarschijnlijk een licht werpen op de structuur van andere materialen op nanoschaal.

Vandaag beschreven in Natuurcommunicatie , de nieuwe techniek verbetert de kwaliteit van afbeeldingen van nanomaterialen, gemaakt met behulp van röntgendiffractie, door vervormingen in het röntgenlicht nauwkeurig te corrigeren.

Dokter Jesse Clark, hoofdauteur van de studie van het London Centre for Nanotechnology zei:"Omdat nanomaterialen een steeds belangrijkere rol spelen in veel toepassingen, er is een reële behoefte om driedimensionale afbeeldingen van zeer hoge kwaliteit van deze monsters te kunnen verkrijgen.

"Tot nu toe werden we beperkt door de kwaliteit van onze röntgenstralen. Hier hebben we aangetoond dat we met imperfecte röntgenbronnen nog steeds zeer hoogwaardige beelden van nanomaterialen kunnen verkrijgen."

Tot nu toe, de meeste beeldvorming van nanomateriaal is gedaan met behulp van elektronenmicroscopie. Röntgenbeeldvorming is een aantrekkelijk alternatief omdat röntgenstralen verder in het materiaal doordringen dan elektronen en kunnen worden gebruikt in omgevings- of gecontroleerde omgevingen.

Echter, lenzen maken die röntgenstralen scherpstellen is erg moeilijk. Als een alternatief, wetenschappers gebruiken de indirecte methode van coherente diffractiebeeldvorming (CDI), waarbij het diffractiepatroon van het monster wordt gemeten (zonder lenzen) en door de computer wordt omgezet in een afbeelding.

Nobelprijswinnaar Lawrence Bragg stelde deze methode in 1939 voor, maar had geen manier om de ontbrekende fasen van de diffractie te bepalen, die tegenwoordig worden geleverd door computeralgoritmen.

CDI kan zeer goed worden uitgevoerd met de nieuwste synchrotron-röntgenbronnen zoals de Britse Diamond Light Source, die een veel hogere coherente flux hebben dan eerdere machines. CDI wint aan kracht in de studie van nanomaterialen, maar, tot nu, heeft last van een slechte beeldkwaliteit, met gebroken of niet-uniforme dichtheid. Dit werd toegeschreven aan een onvolmaakte coherentie van het gebruikte röntgenlicht.

De dramatische driedimensionale afbeeldingen van gouden nanokristallen die in deze studie worden gepresenteerd, tonen aan dat deze vervorming kan worden gecorrigeerd door een geschikte modellering van de coherentiefunctie.

Professor Ian Robinson, London Centre for Nanotechnology en auteur van het artikel zei:"De gecorrigeerde afbeeldingen zijn veel beter te interpreteren dan ooit tevoren en zullen waarschijnlijk leiden tot een nieuw begrip van de structuur van materialen op nanoschaal."

De methode zou ook moeten werken voor vrije-elektronenlaser, op elektronen en atomen gebaseerde diffractieve beeldvorming.