Une nouvelle lentille révolutionne la microscopie à rayons X

Une nouvelle lentille révolutionne la microscopie à rayons X

Dans le monde de la microscopie à rayons X, une nouvelle lentille a vu le jour, capable de focaliser un faisceau de rayons X à des niveaux nanométriques, une échelle plus petite qu’un seul virus. Cette innovation pourrait ouvrir de nouvelles perspectives dans l’étude des microélectroniques et des qubits pour les ordinateurs quantiques.

La technologie derrière la lentille

Les scientifiques ont mis au point une nouvelle catégorie de lentilles, les lentilles de Laue multicouches monolithiques 2D (MLLs), qui sont en mesure de focaliser un faisceau de rayons X à environ 10 nanomètres. Cette technologie surmonte les défis d’alignement généralement associés à ces optiques de focalisation ultra-haute résolution.

Les optiques 2D sont basées sur des progrès dans la microfabrication, les méthodes utilisées pour fabriquer de petits objets comme les circuits informatiques. Elles offrent une approche robuste et compacte pour les études de microscopie à rayons X à résolution nanométrique.

Cette réalisation a été reconnue par un prix d’innovation de Microscopy Today en 2022.

L’impact de cette innovation

Les faisceaux de rayons X ultra-brillants provenant des sources de lumière synchrotron modernes sont de puissants outils de recherche. La focalisation de ces faisceaux à des tailles nanométriques nécessite en revanche des optiques très précises et stables, qui peuvent être difficiles à maintenir alignées.

Un gabarit en silicium nanofabriqué contient deux lentilles de Laue multicouches indépendantes avec une grande précision pour un alignement facile afin de créer un faisceau de rayons X nanofocalisé. Crédit : Credit: Brookhaven National Laboratory

Les optiques décrites ici combinent les technologies de microfabrication avec des optiques de focalisation ultra-haute résolution avancées. Le procédé de fabrication se traduit par des éléments de focalisation MLLs 2D en une seule pièce, faciles à utiliser. Ces MLLs résolvent le problème d’alignement, permettant une application plus large des optiques en microscopie à rayons X.

En synthèse

Les microélectroniques et les minuscules qubits pour les ordinateurs quantiques sont des technologies d’avenir qui peuvent relever les plus grands défis de la société. Toutefois, pour développer ces dispositifs de haute puissance minuscules, les chercheurs ont besoin de les étudier à l’échelle nanométrique.

Une façon efficace et non destructive est d’utiliser les faisceaux de rayons X ultra-brillants disponibles dans les installations d’utilisation du Bureau de la science du Département de l’énergie, comme le National Synchrotron Light Source II (NSLS-II).

Pour permettre aux chercheurs de «voir» à l’intérieur de ces petits dispositifs, les scientifiques du NSLS-II ont développé une optique de rayons X 2D qui focalise les rayons X durs jusqu’à environ 10 nanomètres. Cette réalisation surmonte le défi d’alignement pour les ensembles de lentilles de Laue multicouches 1D individuelles (MLLs) et rend les MLLs plus accessibles pour une communauté de microscopie à rayons X plus large.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que les lentilles de Laue multicouches monolithiques 2D (MLLs) ?

Les MLLs sont une nouvelle catégorie de lentilles qui peuvent focaliser un faisceau de rayons X à environ 10 nanomètres. Elles surmontent les défis d’alignement généralement associés à ces optiques de focalisation ultra-haute résolution.

Qu’est-ce que la microfabrication ?

La microfabrication est une méthode utilisée pour fabriquer de petits objets, comme les circuits informatiques. Elle a été utilisée pour créer ces nouvelles lentilles.

Quel est l’impact de cette innovation ?

Ces nouvelles lentilles permettent une application plus large des optiques en microscopie à rayons X, en résolvant le problème d’alignement.

Qu’est-ce que le National Synchrotron Light Source II (NSLS-II) ?

Le NSLS-II est une installation d’utilisation du Bureau de la science du Département de l’énergie, qui fournit des faisceaux de rayons X ultra-brillants pour la recherche.

Principaux enseignements

Enseignements
Les lentilles de Laue multicouches monolithiques 2D (MLLs) peuvent focaliser un faisceau de rayons X à environ 10 nanomètres.
Les MLLs surmontent les défis d’alignement généralement associés à ces optiques de focalisation ultra-haute résolution.
Les optiques 2D sont basées sur des progrès dans la microfabrication.
Cette réalisation a été reconnue par un prix d’innovation de Microscopy Today en 2022.
Les faisceaux de rayons X ultra-brillants provenant des sources de lumière synchrotron modernes sont de puissants outils de recherche.
Les optiques décrites ici combinent les technologies de microfabrication avec des optiques de focalisation ultra-haute résolution avancées.
Les scientifiques du NSLS-II ont développé une optique de rayons X 2D qui focalise les rayons X durs jusqu’à environ 10 nanomètres.
Cette réalisation surmonte le défi d’alignement pour les ensembles de lentilles de Laue multicouches 1D individuelles (MLLs).
Les lentilles ont été reconnues comme l’une des dix meilleures innovations en microscopie de l’année 2022.
Les lentilles permettent une focalisation plus précise et plus stable des faisceaux de rayons X.

Références

Article : “2D MEMS-based multilayer Laue lens nanofocusing optics for high-resolution hard x-ray microscopy” – https://doi.org/10.1364/OE.389555

[ Rédaction ]

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