Un equipo de investigadores del Instituto Paul Scherrer (PSI) y del Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), en Suiza, ha desarrollado un novedoso microscopio de rayos X de resolución súper-alta, que combina el alto poder de penetración de los rayos X con una elevada resolución espacial, lo que permite por primera vez proyectar luz sobre los detalles de la composición interior de los semiconductores y las estructuras celulares. Las primeras imágenes de súper-resolución de este novedoso microscopio se publicaron online el 18 de julio de 2008 en la revista Science.
“Los investigadores trabajan desde hace muchos años en los fundamentos de este microscopio de súper-resolución: electrones y rayos X”, dice Franz Pfeiffer, profesor del EPFL y jefe del equipo de investigadores, que añade: “Sólo la fabricación de un instrumento específico de millones de francos suizos en el Swiss Light Source del PSI, nos permitió conseguir la estabilidad que se necesita para llevar nuestro novedoso método a la práctica”.
El nuevo instrumento utiliza un detector “Megapixel Pilatus” (cuyo hermano mayor se usará para detectar colisiones de partículas en el LHC -Gran Colisionador de Hadrones- del CERN -Laboratorio Europeo de Física de Partículas-), lo que ha entusiasmado a la comunidad del sincrotrón por su capacidad de contar millones de fotones de un solo rayo X en una zona amplia. Esta propiedad clave permite registrar pautas detalladas de difracción cuando se barre la muestra a través del punto focal de los rayos. Los microscopios convencionales de barrido con rayos X (o de electrones), por el contrario, sólo miden la intensidad total transmitida.
Esos datos de difracción se tratan después con un algoritmo desarrollado por el equipo suizo. “Hemos desarrollado un algoritmo de reconstrucción de imágenes que analiza varias decenas de miles de imágenes de difracción y las combina en una micrografía de rayos X de súper-resolución”, explica el investigador del PSI, Pierre Thibaut, primer autor de la publicación, que indica además: “Para conseguir imágenes de la más alta precisión, el algoritmo no sólo reconstruye la muestra, sino también la forma exacta de la sonda de luz producida por el rayo X”.
Los microscopios convencionales de barrido de electrones pueden generar imágenes de alta resolución, pero generalmente sólo de la superficie del objeto, y las muestras deben mantenerse en el vacío. El nuevo microscopio de súper-resolución del equipo suizo no tiene esas limitaciones, lo que significa que los científicos podrán penetrar ahora en las muestras biológicas o de semiconductores sin alterarlas. Podrá utilizarse para caracterizar defectos nanométricos sin destruir la muestra, en semiconductores ocultos o muestras biológicas, y para ayudar en la producción de dispositivos semiconductores con dimensiones de menos de cien nanómetros. Una nueva y muy prometedora aplicación de esta técnica está en la biología de alta resolución, donde el poder de penetración de los rayos X puede utilizarse para investigar células ocultas o estructuras subcelulares. Por último, la técnica también puede adaptarse a luz visible o de electrones, para ayudar en el diseño de nuevos y mejores microscopios de luz y electrones.
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Referencia bibliográfica:
High-Resolution Scanning X-Ray Diffraction Microscopy, by P. Thibault et al., Science, Vol 321 (2008).
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