Descripción del proyecto
Una novedosa técnica de obtención de imágenes de campo lejano eficiente para estudios a nanoescala
Los procesos a nanoescala han tenido un importante interés científico en una serie de campos que van desde la biología hasta la química, entre otros. Comprender mejor su funcionamiento podría ofrecer una mayor variedad de ventajas. Por desgracia, ninguna técnica de obtención de imágenes de campo lejano puede estudiar de manera eficiente las funciones a nanoescala, ya que sus resoluciones temporales o espaciales resultan inadecuadas para ello. El equipo del proyecto HIGH-Q, financiado con fondos europeos, desarrollará una nueva técnica de obtención de imágenes de campo lejano que utiliza impulsos láser de electrones sin rayos X, obtención de imágenes difractivas coherentes ultrarrápidas, rayos X ultrarrápidos y algoritmos de reconstrucción que permitirán un estudio eficiente de los procesos a nanoescala. Este proyecto permitirá dar un gran impulso científico a los estudios de la fotoquímica, la ciencia de los materiales y la catálisis, entre otros.
Objetivo
Our ability to observe processes and study function at the nanoscale is hindered by the compromise between temporal and spatial resolutions inherent to the majority of far-field imaging techniques. This limits our perspective on a wide range of non-equilibrium processes at the nanoscale such as chemical/catalytic reactions, ultrafast phase-transitions and biological processes at room temperature in native phase. Intense and spatially coherent femtosecond-short X-ray flashes from free-electron laser (XFEL) sources can combine high spatial and temporal resolutions through 'diffraction-before-destruction' coherent diffractive imaging (CDI) of individual nano-specimens within a single exposure. XFEL CDI studies have found surprising variety of morphologies in soot, unknown metastable shapes of metal nanoparticles and exotic states of water, which are otherwise inaccessible. PI and colleagues applied this technique to follow an ultrafast irreversible laser-superheating process with few nanometers spatial and 100 femtosecond temporal resolutions at the single nanoparticle level.
Despite significant efforts, the spatial resolution of single XFEL CDI images of non-periodic specimen could not be improved beyond few nanometers. This proposal will overcome this limit by exploiting previously little explored phenomena which arise when specimen are exposed to newly available intense 500 attosecond to few femtosecond short FEL pulses. All matter exposed to intense X-rays is photo-ionised. When XFEL pulses are comparable or shorter than subsequent relaxation processes, non-linear effects such as transient resonances and resonant stimulated emission increase the brightness of images by several orders of magnitudes and significantly improve the spatial resolution. In combination with sparsity based reconstruction algorithms this proposal will push ultrafast CDI towards the single macromolecule limit and open novel avenues for photochemistry, catalysis, and material studies.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitución de acogida
20148 Hamburg
Alemania