Các tinh thể nano tồn tại xung quanh chúng ta bởi chúng có trong vỏ của động vật thân mềm, dây kim loại, điện thoại di động,… Do vậy, hiểu được cấu trúc của các tinh thể này là điều rất cần thiết vì nó giúp con người nâng cao khả năng chế tạo các thiết bị nano.
Đến nay các kỹ thuật soi kính hiển vi trong nghiên cứu về loại vật liệu này còn thiếu chính xác, hoặc đòi hỏi phải phá hủy mẫu nghiên cứu. Nhóm nghiên cứu tại Institut Fresnel1 do Virginie Chamard đứng đầu phối hợp với ESRF2 (Nhà máy bức xạ Xincrotron Châu Âu) đã phát triển một phương pháp mới cho phép các nhà nghiên cứu có khả năng nhìn được các tinh thể nano ở độ phân giải cao và trong không gian ba chiều3. Theo các nhà nghiên cứu này thì phương pháp mới sẽ cho phép “tạo hình ảnh định lượng”, từ đó cho biết cấu trúc và sự biến dạng bên trong của các tinh thể nano.
Về mặt lý thuyết, cấu trúc của các tinh thể khối đã được biết rõ, nhưng “các mô hình không phải lúc nào cũng giải thích được những thay đổi diễn ra bên trong cấu trúc của một tinh thể ở phạm vi nano. Khi các tinh thể đạt tới kích thước nano mét, biến dạng bổ sung xảy ra do cách mà vật liệu tương tác với các bề mặt và các giao diện khác nhau trong môi trường của nó”, Chamard giải thích. Những tác động này có thể thay đổi vật liệu từ bên trong – các nguyên tử này sẽ chuyển dịch nhẹ nhàng từ vị trí của chúng trong một tinh thể khối lý tưởng, làm biến đổi các đặc tính của vật liệu.
Công nghệ mới này dựa trên việc tập trung chùm tia X gắn kết được sinh ra do xincrotron lên mẫu vật. Khi chùm tia này quét qua vật mẫu thì máy dò sẽ ghi lại được cường độ của các tia X bị nhiễu xạ và cung cấp một loạt các mẫu nhiễu xạ. Các mẫu này được xử lý bằng một thuật toán đặc trưng tạo nên hình ảnh 3D ở độ phân giải chỉ vài nano mét.
Hình ảnh minh họa
Phương pháp mới này sẽ cho phép các nhà khoa học kiểm tra tình trạng nguyên vẹn của các tinh thể nano, bất kể các tinh thể đó là từ các thành phần nano vi điện hay từ cấu trúc tinh thể phức tạp và kỳ lạ của vỏ sò biển.
1. Institut resnel (CNRS / Ecole centrale de Marseille / Université Aix-Marseille).
2. European Synchrotron Radiation Facility.
3. P. Godard et al., “Three-dimensional high-resolution quantitative microscopy of extended crystals,” Nat. Commun., 2011.2:568│DOI: 10.1038 / ncomms1569.
Hoahocngaynay.com/Hoahoc.info
Nguồn: Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam/CNRS
