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Advanced EUV/soft X-ray microscopy in the ultrafast regime: imaging functionality of nanomaterials across length scales

Descrizione del progetto

Imaging ultrarapido avanzato di nanomateriali attivati dalla luce

Con la miniaturizzazione della tecnologia, i materiali funzionali attivati dalla luce vengono ingegnerizzati sulla scala nanometrica più profonda, in cui i modelli macroscopici massivi non sono più in grado di prevedere con precisione il trasporto di calore, carica o spin. Di conseguenza, a tutt’oggi la progettazione intelligente di nanosistemi funzionali è stata un’operazione complessa. Il progetto ULTRAIMAGE, finanziato dall’UE, ha affrontato questa sfida introducendo un nuovo metodo di microscopia che consente di effettuare l’imaging di nanomateriali sostenibili attivati da impulsi luminosi, con una risoluzione spaziale e temporale elevata. ULTRAIMAGE consentirà di acquisire una migliore comprensione del comportamento fondamentale su scala nanometrica, permettendo di realizzare la progettazione razionale della prossima generazione di dispositivi.

Obiettivo

Imaging charge, spin, and energy flow in functional materials when hit by a light pulse, is a current grand challenge in nanotechnology relevant to a host of systems including photovoltaics, optoelectronic and spin devices. The design of such materials relies critically on the availability of accurate characterisation tools of how light-induced function and performance are related to nano-to-mesoscale electronic and lattice structural properties.
To address this challenge, ULTRAIMAGE will introduce ground-breaking capabilities in microscopy of nanomaterials, providing access to their far-from-equilibrium states, with resolution on nanometer-to-Ångstrom length and femtosecond time scales. Key to this advance is the combination of extreme ultraviolet (EUV) to soft X-ray tabletop coherent light sources with a technique for coherent diffractive imaging called ptychography, in which multiple diffraction patterns from overlapping fields of view are processed by iterative algorithms to recover amplitude and phase images of sample and beam, separately.
Nanoscale movies of the sample’s impulsive response, irradiated by ultrafast laser pulses, will be obtained with extremely high fidelity and in a non-destructive approach, with sub-20nm transverse resolution, 0.5Å axial precision, and ≈10fs temporal resolution. Each movie frame will be characterized by amplitude and phase images of the sample, with exquisite quantitative contrast to material composition, and to its topography.
ULTRAIMAGE will introduce a world-class tabletop facility for ultrafast ptychography with coherent short-wavelength EUV light, which will enable the understanding with unprecedented detail of fundamental nanoscale behaviour, vital to a better design of energy-efficient next generation devices.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2019-STG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PAVIA
Contributo netto dell'UE
€ 1 894 577,00
Indirizzo
STRADA NUOVA 65
27100 Pavia
Italia
Regione
Nord-Ovest Lombardia Pavia
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 894 577,00

Beneficiari (2)