一种顶端的X射线轨范揭示了纳米级材料结构的3D标的周处除三害 麻豆，为其功能提供了新的视力。

瑞士光源（SLS）的商榷东说念主员确立了一种冲破性的时刻，称为X射线线性二向性取向断层扫描（XL-DOT）。这种轨范在纳米圭臬上揭示了材料结构构件的三维罗列。它的第一个应用相聚在多晶催化剂上，使科学家八成可视化晶体颗粒，晶界和影响催化剂性能的关节过失特征。除了催化作用，XL-DOT还为信息时刻、储能和生物医学应用中使用的多样功能材料的结构提供了前所未有的视力。

材料微结构无损成像商榷进展

放大到功能材料的微不雅或纳米结构 —— 无论是自然的如故东说念主造的 —— 揭示了大皆的相干域或颗粒。这些颗粒是分子和原子以有序、类似的步地罗列的独有区域。

这些颗粒的罗列与材料的性质密切有关。它们的大小、标的和踱步可能意味着一块坚固的砖和一块幻灭的石头之间的区别。它们决定了金属的延展性，半导体传递电子的结果，以及陶瓷的导热性能。这种结构组织在生物材料中也起着关节作用；举例，胶原纤维是由相互交汇的原纤维构成的，它们的罗列影响结缔组织的机械强度。

这些区域频繁很小，唯独几十纳米大小。它们在膨大体积上的三维罗列决定了它们的性质。但是，到目下为止，在纳米圭臬上探伤材料组织的时刻在很猛进度上局限于二维空间，或者骨子上是禁止性的。

目下，诈欺瑞士光源SLS产生的X射线，来自Paul Scherrer商榷所PSI、苏黎世联邦理工学院、牛津大学和Max Plank固体化学物理商榷所的商榷东说念主员互助团队得胜创建了一种成像时刻，不错在三维空间中探询这些信息。

“咱们不仅能看到里面，还能看到纳米级的区分率”

他们的时刻被称为X射线线性二向色取向断层扫描，简称XL-DOT。XL-DOT使用瑞士光源SLS的偏振X射线，探伤材料若何左证里面结构域的标的不同地招揽X射线。通过蜕变X射线的偏振，同期旋转样品以从不同角度拿获图像，该时刻创建了一个三维舆图，揭示了材料的里面组织。

该团队将他们的轨范应用于一块直径约为一微米的五氧化二钒催化剂，该催化剂用于坐褥硫酸。在这里，他们不错识别催化剂结构中的微弱细节，包括晶粒，晶粒相见的界限以及晶体取向的变化。他们还发现了催化剂的拓扑过失。这些特征奏凯影响催化剂的活性和矫捷性，因此了解这种结构对优化性能至关蹙迫。

蹙迫的是，该轨范结束了高空间区分率。由于X射线的波长很短，这种轨范不错区分出唯独几十纳米大小的结构，与晶体颗粒等特征的大小一致。

PSI和苏黎世联邦理工学院的集中小组Mesoscopic Systems的高等科学家Valerio Scagnoli说：“多年来，线性二色性一直被用于测量材料的各向异性，但这是它第一次被膨大到3D。咱们不仅不雅察里面，何况具有纳米级的区分率。这意味着咱们目下不错取得昔日看不到的信息，咱们不错在几微米大小的小而有代表性的样本中结束这一主意。”

用相干X射线引颈潮水

尽管商榷东说念主员在2019年头次建议了XL-DOT的思法，但还需要五年时期智力付诸奉行。再加上复杂的推行条款，一个主要的阻遏是从数TB的原始数据中索要晶体取向的三维图。该商榷的第一作家Andreas Apseros在瑞士国度科学基金会（SNSF）资助的PSI进行博士商榷时期，确立了一种非凡的重建算法，克服了这一数学难题。

商榷东说念主员合计，他们确立XL-DOT的得胜部分归功于PSI永久奋力于确立相干X射线的专科常识，这导致了相干小角X射线散射（cSAXS）光束线的前所未有的抑遏和仪器矫捷性：这对精密测量至关蹙迫。

这是SLS 2.0升级后的一个飞跃范围：“一致性是咱们在升级中确凿取得的，”Apseros说。“咱们正在寻找相配细微的信号，是以有了更多的相干光子，咱们将有更多的信号，不错去更梗阻的材料或更高的空间区分率。”

一种干涉不同材料微不雅结构的轨范

鉴于XL-DOT的非禁止性，商榷东说念主员瞻望将对电板和催化剂等系统进行操作性商榷。“电板中的催化剂体和阴极颗粒的尺寸频繁在10到50微米之间，因此这是一个合理的下一步，”前cSAXS商榷员、目下在牛津大学开导这项商榷的Johannes Ihli说。

但是，商榷东说念主员强调，这项新时刻不仅对催化剂灵验。它适用于施展出有序微不雅结构的统共类型的材料，无论是生物组织如故用于信息时刻或能量存储的先进材料。

事实上，关于商榷团队来说，科学动机在于探索材料的三维磁性组织。一个例子是反铁磁材料中磁矩的取向。在这里，磁矩在原子之间瓜代罗列。这种材料在远距离测量时不保合手净磁化，但它们在磁结构中如实具有局部有序性，这一事实对更快、更高效的数据处罚等时刻应工具有劝诱力。德累斯顿马克斯·普朗克固体化学物理商榷所长处Claire Donnelly说：“咱们的轨范是探索这种标的的独一轨范之一。”自从在介不雅系统小组进行博士使命以来，她一直与PSI的团队保合手着密切的互助。

恰是在这项博士商榷中，Donnelly与PSI的合并团队在《当然》杂志上发表了一种使用圆偏振X射线进行磁断层扫描的轨范（与使用线偏振X射线的XL-DOT违犯）。而后，这一时刻已辞宇宙各地的同步加快器中得到应用。

跟着XL-DOT的基础奠定，该团队但愿它能以类似于圆偏振昆玉的样子成为同步加快器中鄙俗使用的时刻。鉴于XL-DOT波及的样品范围更广，结构排序对材料性能的蹙迫性，这种最新轨范的影响可能会更大。Donnelly补充说念：“目下咱们依然克服了很多挑战，其他波束线不错结束这项时刻。咱们不错匡助他们作念到这极少。”

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