Imaging chimico in dettaglio atomico

Per i ricercatori finanziati dall’UE, la sfida consisteva nel combinare l’elevata risoluzione spaziale e temporale con sufficiente intensità del fascio di elettroni per mettere a fuoco i movimenti atomici. Hanno cominciato con simulazioni di fasci di elettroni kilo elettronvolt generati da un fotocatodo. In tale schema, un laser è utilizzato per illuminare il fotocatodo e per controllare la distribuzione spaziale e temporale iniziale del fascio.

In base ai risultati della simulazione, i ricercatori hanno preparato disegni tecnici per la costruzione di un diffrattometro di elettroni per l’Institute of Electronic Structure and Laser (IESL) presso la Foundation for Research and Technology - Hellas (FORTH) sull’isola di Creta. Il nuovo apparato è costituito da un cannone a elettroni ad alta luminosità con fotocatodo a esaboruro di lantanio, un laser ultraveloce e un rilevatore di imaging sensibile alla posizione. Il diffrattometro di elettroni integrato nell’infrastruttura di ricerca dell’Istituto durante il progetto GPSDI (“Gas phase structural dynamics imaging”) offre l’opportunità di studiare i cambiamenti strutturali nei materiali solidi e allo stato gassoso.

Contemporaneamente, i ricercatori hanno studiato possibili combinazioni di UED con altre tecniche come l’ellissometria spettroscopica e l’imaging a sezioni.

Nel caso dell’ellissometria, è stata sviluppata l’ellissometria spettroscopica multipasso (MPSE), in cui, il fascio di luce viene riflesso più volte dal campione in una singola misurazione. In questo modo, la MPSE permette misurazioni simultanee, più sensibili dell’indice di rifrazione, del coefficiente di assorbimento e dello spessore di film molto sottili con possibili applicazioni nel settore dei semiconduttori.

D’altra parte, utilizzando tecniche tradizionali come l’imaging con mapping di velocità e l’imaging in sezioni, i ricercatori hanno esplorato i meccanismi di fotolisi del bromuro di metile e di altre molecole all’interno e all’esterno dei cluster. I risultati sono stati descritti in una serie di pubblicazioni in rinomate riviste scientifiche.

Il progetto di ricerca GPSDI, condotto in collaborazione con pionieri in Francia, Islanda, Paesi Bassi, Spagna e Stati Uniti, ha aperto una nuova finestra sul mondo microscopico. Quando gli scienziati osservano con occhi nuovi, hanno la possibilità di vedere le cose in modi nuovi.