Une équipe internationale menée par des chercheurs de l'UCL (University College London) a mis au point une nouvelle méthode permettant d'obtenir des images en trois dimensions de l'intérieur de nanocristaux.
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Présentée hier dans la revue Nature, cette technique novatrice repose sur le phénomène de diffractiondiffraction cohérente de rayons X (CXD). Elle a permis, à partir de l'inversion des motifs de diffraction, d'obtenir des images en trois dimensions du cœur d'un nanocristalnanocristal de plombplomb.

Pour reconstituer ces images, les chercheurs ont soumis à un faisceau de rayons Xrayons X un cristal plus petit que le volumevolume de cohérence et utilisé un détecteur CCD pour obtenir des coupes parallèles du motif de diffraction. L'information sur la phase des photonsphotons diffractés se perdait lors des mesures mais, en échantillonnant davantage le motif - en le mesurant avec une précision supérieure à la période de Nyquist, et en utilisant un algorithme, il leur a été possible de retrouver le bon jeu de phases. Une fois cette donnée connue, les chercheurs ont inversé le motif CXD à trois dimensions pour obtenir une image spatiale du nanocristal.

Coupe d'un motif de diffraction des rayons X sur un nanocristal de plomb<br /> (Crédits : Ian Robinson X-ray Studies Group)

Coupe d'un motif de diffraction des rayons X sur un nanocristal de plomb
(Crédits : Ian Robinson X-ray Studies Group)

Les chercheurs n'ignoraient pas qu'il était possible d'inverser un motif de diffraction pour obtenir une photographiephotographie en deux ou trois dimensions d'un nanocristal. Mais, dans le cas de structures 3D, ils se heurtaient aux déformations qui interféraient avec la symétrie du motif. Pour résoudre ce problème, l'équipe a utilisé un nanocristal de plomb qu'elle a fait cristalliser dans le vide. Cette méthode a montré que les asymétries présentes dans le motif de diffraction pouvaient être reliées aux déformations, et que ces dernières pouvaient être localisées avec précision dans le cristal.

Transformée de Fourier du motif de diffraction de cristaux de plomb <br />(Crédits : Ian Robinso X-ray Studies Group)

Transformée de Fourier du motif de diffraction de cristaux de plomb
(Crédits : Ian Robinso X-ray Studies Group)

« Cette technique d'imagerie montre qu'il est possible de connaître la structure interne d'un nanocristal en inversant directement son motif de diffraction. Par la meilleure pénétration des ondes électromagnétiquesondes électromagnétiques dans le matériaumatériau, qui font de surcroît souvent moins de dommages que les électronsélectrons, c'est une intéressante alternative au microscope électronique. » a expliqué le professeur Ian Robinson, de l'UCL.