Een nieuw patent baant een weg voorwaarts voor een manier om gelijktijdig de fysieke structuur en chemische samenstelling van materialen dicht bij het atomaire niveau te bepalen met behulp van een combinatie van microscopietechnieken.

Synchrotron-lichtbronnen worden gebruikt voor materiaalkarakterisering in de fysica van gecondenseerde materie, materiaal kunde, scheikunde, biologie, en energiewetenschap. Echter, zelfs met de beste synchrotron-röntgenmicroscoop die tot nu toe beschikbaar is, directe chemische beeldvorming kan niet worden bereikt onder een ruimtelijke limiet van ongeveer 10 nanometer. Nutsvoorzieningen, wetenschappers kunnen oppervlakken chemisch vingerafdrukken gebruiken om deze ruimtelijke beperking mogelijk te overwinnen en nieuwe routes te openen om de volgende generatie materialen te ontwikkelen.

Een goed begrip van systemen op nanoschaal vereist tools met zowel het vermogen om nanometerstructuren op te lossen als de directe observatie van chemische samenstelling en magnetische eigenschappen. Röntgenmicroscopiemethoden zorgen voor de gewenste chemische en magnetische gevoeligheid, maar de ruimtelijke resolutie, of het vermogen om kleine structuren te "zien", is gelimiteerd.

Anderzijds, scanning tunneling microscopie (STM) bereikt de vereiste hoge ruimtelijke resolutie; echter, het heeft een fundamenteel nadeel:het is chemisch blind. Nutsvoorzieningen, wetenschappers van het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy hebben een nieuwe technologie ontwikkeld die de krachtige mogelijkheden van röntgenanalyse en STM combineert. Dit al lang bestaande doel is werkelijkheid geworden door de ontwikkeling van "slimme" nano-gefabriceerde coaxiale meerlaagse sondes die dienen als detectoren in de microscoop, evenals een programmeerbare nanomanipulator om deze te fabriceren.

Verder, er is een gespecialiseerd elektronisch filter uitgevonden waarmee wetenschappers gelijktijdig topografische en chemische informatie over oppervlakken kunnen verkrijgen, het geven van de chemische vingerafdruk van het materiaal en tegelijkertijd een gedetailleerd, duidelijk beeld van de fysieke structuur. De onderzoekers verwachten dat het nieuwe patent uiteindelijk de studie van de elektronische, chemisch, en magnetische eigenschappen in individuele atomen.