NIMS-onderzoekers Bo Da (onderzoeker bij het RCAMC en het CMI2, MaDIS) en Hideki Yoshikawa (leider van de Surface Chemical Analysis Group) en een onderzoeksgroep onder leiding van Shigeo Tanuma (NIMS Special Researcher), Kazuhito Tsukakoshi (MANA-hoofdonderzoeker, NIMS), Kazuyuki Watanabe (hoogleraar, Tokyo University of Science) en Zejun Ding (hoogleraar, University of Science and Technology of China) hebben gezamenlijk veelzijdige spectroscopische microscopietechnieken ontwikkeld die in staat zijn om tegelijkertijd een nanodunne film te meten op een breed scala aan elektronenenergieniveaus, van bijna nul energie tot hoge energie, met behulp van een microscoop met elektronenbundels. De groep demonstreerde ook de effectiviteit van de techniek.

Conventionele methoden voor het meten van nanodunne films vereisen grote zorg omdat ze het energieniveau van een monochromatische invallende elektronenstraal moeten veranderen en het optisch systeem van de elektronen moeten bijstellen tijdens het meten van het elektronenmicroscoopbeeld. We hebben dit probleem op een creatieve manier aangepakt. We hebben een nieuwe meettechniek ontwikkeld die gebruik maakt van secundaire elektronen, die worden gegenereerd in een substraatmateriaal en een brede energieverdeling hebben, als een virtuele witte elektronensonde. Om deze techniek terug te brengen tot de praktijk, we moesten achtergrondsignalen van secundaire elektronen volledig elimineren. We hebben de vierpunts-sondemethode gebruikt die in de astronomie wordt gebruikt om zwakke signalen die door telescopen zijn vastgelegd nauwkeurig te detecteren. Met deze methode konden we tegelijkertijd de elektronentransmissie van grafeen meten op een breed scala aan energieniveaus tussen bijna nul en 600 elektronenvolt. We hebben toen bevestigd dat de gemeten waarden goed overeenkwamen met theoretische waarden. Deze studie rapporteert voor het eerst dat informatie over de eigenschappen van een materiaal ―specifiek, de elektronentransmissie van nanodunne films, kan worden geëxtraheerd uit secundaire elektronensignalen.

Het meten van de transmissiekarakteristieken van een materiaal met zichtbaar licht van verschillende energieniveaus is analoog aan het identificeren van de kleur van het materiaal. evenzo, meting van de elektronentransmissie van een nanodunne film met behulp van elektronen van verschillende energieniveaus is analoog aan het identificeren van de kleur van een gelokaliseerd gebied van de film met behulp van een nauwer gericht "oog" (elektronen). Het is moeilijk om snel de kwaliteit te bepalen (bijv. kleur) van nanodunne films op specifieke doellocaties, omdat de film zelf normaal gesproken moeilijk te vinden is. Overeenkomstig, technieken zoals die welke in dit onderzoek zijn ontwikkeld, zullen zeer waardevol zijn bij onderzoek naar nieuwe nanodunne films waarbij de kwalitatieve consistentie van de film over een groot gebied moet worden gewaarborgd.