03.10.2022 - Universität Wien

Un nouvel éclairage pour la mise en forme des faisceaux d'électrons

Technique d'imagerie adaptative pour la science des matériaux et la biologie structurale

Une nouvelle technique qui combine la microscopie électronique et la technologie laser permet une mise en forme programmable et arbitraire des faisceaux d'électrons. Elle peut potentiellement être utilisée pour optimiser l'optique électronique et pour la microscopie électronique adaptative, en maximisant la sensibilité tout en minimisant les dommages induits par le faisceau. Des chercheurs de l'université de Vienne et de l'université de Siegen viennent de faire la démonstration de cette technologie fondamentale et perturbatrice. Les résultats sont publiés dans PRX.

Lorsque la lumière traverse une matière turbulente ou dense, par exemple l'atmosphère terrestre ou un tissu d'un millimètre d'épaisseur, les technologies d'imagerie standard présentent des limitations importantes de la qualité de l'image. Les scientifiques placent donc des miroirs déformables dans le chemin optique du télescope ou du microscope, qui annulent les effets indésirables. Cette technique dite d'optique adaptative a permis de nombreuses percées en astronomie et en imagerie des tissus profonds.

Toutefois, ce niveau de contrôle n'a pas encore été atteint en optique électronique, alors que de nombreuses applications en science des matériaux et en biologie structurelle l'exigent. En optique électronique, les scientifiques utilisent des faisceaux d'électrons au lieu de la lumière pour imager des structures avec une résolution atomique. Habituellement, des champs électromagnétiques statiques sont utilisés pour diriger et focaliser les faisceaux d'électrons.

Dans une nouvelle étude publiée dans PRX, des chercheurs de l'université de Vienne (à la faculté de physique et aux laboratoires Max Perutz) et de l'université de Siegen ont montré qu'il est possible de dévier les faisceaux d'électrons de manière presque arbitraire en utilisant des champs lumineux de haute intensité, qui repoussent les électrons. Kapitza et Dirac ont prédit cet effet pour la première fois en 1933, et les premières démonstrations expérimentales (Bucksbaum et al., 1988, Freimund et al., 2001) sont devenues possibles avec l'arrivée des lasers pulsés de haute intensité.

L'expérience basée à Vienne utilise maintenant notre capacité à façonner la lumière. Une impulsion laser est modelée par un modulateur spatial de lumière et interagit avec un faisceau d'électrons pulsé synchronisé et se propageant en sens inverse dans un microscope électronique à balayage modifié. Cela permet d'imprimer à la demande des déphasages transversaux à l'onde électronique, ce qui permet un contrôle sans précédent des faisceaux d'électrons.

Le potentiel de cette technologie innovante est démontré par la création de lentilles électroniques convexes et concaves et par la génération de distributions complexes de l'intensité des électrons. Comme le souligne l'auteur principal de l'étude, Marius Constantin Chirita Mihaila : "Nous écrivons avec le faisceau laser dans la phase transversale de l'onde électronique. Nos expériences ouvrent la voie à la mise en forme du front d'onde dans les microscopes électroniques pulsés dotés de milliers de pixels programmables. À l'avenir, certaines parties de votre microscope électronique pourraient être fabriquées à partir de la lumière."

Contrairement à d'autres technologies concurrentes de mise en forme des électrons, le dispositif est programmable et évite les pertes, la diffusion inélastique et les instabilités dues à la dégradation des éléments de diffraction des matériaux. Thomas Juffmann, chef du groupe à l'université de Vienne, ajoute : "Notre technique de mise en forme permet la correction des aberrations et l'imagerie adaptative dans les microscopes électroniques pulsés. Elle peut être utilisée pour ajuster votre microscope aux spécimens que vous étudiez afin de maximiser la sensibilité."

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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