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CORDIS - Resultados de investigaciones de la UE
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Probing MHz processes in 3D with X-ray microscopy

Descripción del proyecto

Un microscopio de rayos X ultrarrápido para el estudio tridimensional del nanomundo

El objetivo del proyecto 3DX-FLASH, financiado con fondos europeos, es desarrollar un microscopio de rayos X que permita observar procesos en tres dimensiones, con una resolución temporal varios órdenes de magnitud más rápida que las tecnologías de última generación. Este nuevo microscopio eliminará la necesidad de rotar la muestra ya que permitirá obtener información tridimensional de esta a partir de un único destello de rayos X, que se divide en nueve haces con resolución angular que iluminan la muestra simultáneamente. Cuando se implemente en fuentes de rayos X intensos, como fuentes de luz de sincrotrón y láseres de rayos X de electrones libres, debería permitir la observación de procesos naturales con una resolución espacial de micrómetros a nanómetros y una resolución temporal de femtosegundos. Para demostrar su potencial, en el proyecto se estudiarán procesos fundamentales en fibras de celulosa, un biomaterial renovable muy prometedor como alternativa a los plásticos.

Objetivo

I aim to develop an X-ray imaging technique capable of filming processes in 3D, with a temporal resolution several orders of magnitude faster than up-to-date 3D X-ray imaging techniques.
The unique penetration power of X-rays allows us to study systems in their native environment. This property has led to the development of X-ray microtomography (µCT). µCT acquires 3D information, which determines the functionality and mechanical properties of nature, by rotating a sample with respect to the X-ray source. µCT is a crucial tool for several scientific disciplines such as physics, biology, and chemistry.
Over the last decade, µCT has become a technique capable of not only recording 3D information but also filming dynamical processes. Several breakthroughs have made this possible: i) intense X-ray sources (synchrotron light sources), ii) efficient and fast X-ray detectors, and iii) fast 3D reconstruction algorithms. Despite all of these developments, the acquisition protocols remain unchanged, i.e. the sample is only rotated faster. This fast rotation introduces forces which may alter the studied dynamics and ultimately limit the achievable temporal resolution.
My project is to establish an X-ray microscope that avoids the sample rotation, obtaining 3D information from a single X-ray flash by splitting it into nine-angularly resolved beams which illuminate the sample simultaneously. This approach, when implemented at intense X-ray sources such as synchrotron light sources and X-ray free-electron lasers, will allow the filming of natural processes with micrometer to nanometer resolution and resolve dynamics from microseconds to femtoseconds. To demonstrate its capabilities, I will study fundamental processes in cellulose fibers, a renewable biomaterial, which can replace fossil-based materials, such as plastics. This technique will open up the possibility to film dynamics in 3D to answer questions coming from industry and natural sciences at rates not accessible today.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

ERC-STG - Starting Grant

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) ERC-2020-STG

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Institución de acogida

LUNDS UNIVERSITET
Aportación neta de la UEn
€ 1 999 213,00
Dirección
Paradisgatan 5c
22100 Lund
Suecia
Región
Södra Sverige Sydsverige Skåne län
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 999 213,00

Beneficiarios (1)