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Dosimetry of Ultra-High Dose-Rate Electron Beams at Solid-Water Interfaces in Electron Microscopy: A Key Advance in Hydrated Samples Research

Description du projet

Surmonter les limites de la microscopie électronique

La microscopie électronique (ME) a apporté des avantages cruciaux dans plusieurs secteurs, jouant un rôle clé dans les découvertes révolutionnaires de nouveaux matériaux et faisant progresser notre compréhension du rôle que jouent les structures défectueuses et les interfaces dans les propriétés et le comportement des matériaux. Cependant, la recherche en ME est actuellement limitée à l’étude des interfaces eau-solide en raison de la sensibilité des échantillons aqueux au faisceau d’électrons. Le projet DREAM-SWIM, financé par le CER, vise à développer de nouveaux instruments et de nouvelles méthodologies pour l’étude des échantillons aqueux, permettant des évaluations approfondies des interactions entre le faisceau d’électrons et les processus, les matériaux et les solutions aqueuses. Cela facilitera le développement d’expériences de ME révolutionnaires qui surmontent les limitations précédentes.

Objectif

Electron microscopy (EM) has played a key role in the discovery of many new materials, as well as the elucidation of the role of defect structures and interfaces on material properties and behaviour. Current electron microscopes are capable of maintaining the relevant hydrated state of samples by means of cryofixation techniques or by using dedicated liquid cells. This opens up the possibility of investigating crucial interfaces, such as those in complex aqueous systems that, despite their significance, remain poorly understood. The study of water-solid interfaces in the EM is currently limited by the sensitivity of aqueous samples and interfaces to the action of the electron beam. Knowledge of the fundamental chemical processes induced by interaction with the electron beam is needed for the interpretation of results, prediction and design of experiments and to potentially mitigate electron-beam effects. Here, I propose to develop novel instrumentation and approaches to allow for the direct determination of the yields of radicals and molecules produced as well as reaction kinetics in the EM and at the interface between materials and aqueous solutions. This new concept will permit us to precisely assess the effect of important factors in the radiolysis of aqueous solutions inside the EM such as the very high electron dose rates, the supports, liquid volume, temperature or the effect of nanomaterials’ interfaces. This newly accessible knowledge will lead to the interpretation of numerous EM experiments and will be used to develop novel data-informed adaptive scanning approaches specifically designed for in situ dynamic acquisition with minimal chemical effects in the samples. An important goal of this project is to conceive new predictive models for the radiolytic chemistry produced during EM experiments, which will open the door to the future design of mitigation procedures for radiolysis damage in EM.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

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Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Institution d’accueil

CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE CNRS
Contribution nette de l'UE
€ 2 130 686,00
Coût total
€ 2 130 686,00

Bénéficiaires (1)