瑞德开发突破性X射线3D表征技术

2024年12月11日，据Nature期刊网站消息，瑞士苏黎世联邦理工学院和德国马克斯·普朗克固体化学物理研究所的研究团队开发了一种用于非侵入性三维定量表征多晶和非晶材料晶内和晶间特性的技术——X射线线性二向色取向断层扫描（X-ray linear dichroic orientation tomography，XL-DOT）技术，为研究材料微观结构及功能开辟了新途径。相关研究成果以“X-ray linear dichroic tomography of crystallographic and topological defects”为题发表在《Nature》期刊上。

材料的性能取决于其成分和微观结构，然而，现有的表征技术在探索材料的微观结构时往往存在局限性，主要体现在数据局限于二维图像、需要对样品进行破坏性处理、空间分辨率通常只能达到几百纳米级别、样品厚度一般不超过100纳米等。对此，研究团队依托瑞士光源同步加速器的先进X射线叠层成像实验装置，利用X射线线性二向色性，创新性地开发出了XL-DOT技术，成功实现对多晶样品的纳米级三维无损成像，填补了现有表征技术的空白。利用XL-DOT技术，研究团队能够精确识别1000纳米厚五氧化二钒催化剂中的晶粒、晶界以及拓扑缺陷等微观纳米结构特征，并成功构建了这些结构的三维映射图。该技术的空间分辨率达到了几十纳米级别，远超传统方法，使研究人员能够深入探究影响催化剂活性和稳定性的关键因素，为提升催化剂效率提供宝贵的信息。研究团队指出，XL-DOT技术不仅适用于表征催化材料，还广泛适用于所有具有有序微观结构的材料，如生物组织、信息技术材料和储能材料。这一先进技术为相关领域的研究提供了全新视角和强大工具，显著加速了新发现与创新的步伐。