Description du projet
Un microscope à rayons X ultrarapide pour sonder le nanomonde en 3D
Le projet 3DX-FLASH, financé par l’UE, entend développer un microscope à rayons X capable de filmer des processus en 3D, avec une résolution temporelle plus rapide de plusieurs ordres de grandeur que les technologies de pointe. Le nouveau microscope supprimera le besoin de faire tourner l’échantillon. Il obtiendra des informations 3D sur l’échantillon à partir d’un seul flash de rayons X en le divisant en neuf faisceaux à résolution angulaire qui éclairent simultanément l’échantillon. Lorsqu’il sera mis en œuvre avec des sources de rayons X intenses telles que les sources de lumière synchrotron et les lasers à électrons libres à rayons X, il devrait permettre de filmer des processus naturels avec une résolution spatiale de l’ordre du micromètre ou du nanomètre et une résolution temporelle de l’ordre de la femtoseconde. Pour démontrer son potentiel, le projet envisage d’étudier les processus fondamentaux dans les fibres de cellulose, un biomatériau renouvelable très prometteur pour le remplacement des matières plastiques.
Objectif
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.
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. La classification de ce projet a été validée par l’équipe qui en a la charge.
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Mots‑clés
Programme(s)
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2020-STG
Voir d’autres projets de cet appelRégime de financement
ERC-STG - Starting GrantInstitution d’accueil
22100 Lund
Suède