Un grupo de investigación formado por personal de la Universidad de Leeds, del Instituto Tecnológico de Karlsruhe, del Laboratorio Nacional de Brookhaven, del Paul Scherrer Institute y del Sincrotrón ALBA ha demostrado como métodos de nanotomografía pticográfica de rayos X in situ son capaces de capturar cómo se transforman los materiales en tres dimensiones bajo condiciones realistas.

Estos resultados ponen de manifiesto el potencial de la nueva línea de luz CoDI (coherent diffraction imaging), actualmente en desarrollo en el marco del proyecto de actualización del sincrotrón - ALBA II -, para ofrecer nanotomografía operando en una amplia gama de materiales funcionales.

Muchos sistemas de gran importancia tecnológica, desde catalizadores a baterías, hasta semiconductores y materiales de construcción, cambian su estructura y composición internas mientras están en funcionamiento. Pero estos procesos suelen ser demasiado rápidos, demasiado heterogéneos o producirse demasiado profundamente en el material como para poder ser seguidos con los métodos de imagen convencionales.

En dos estudios recientes publicados en Nature Communications, el grupo de investigación desarrolló lainstrumentación, los esquemas de adquisición de datos y las estrategias de reconstrucción para alcanzar la nanotomografía pticográfica in situ a escala de minutos y a temperaturas de hasta 800 °C.

Aplicado al estudio de procesos de cristalización y de desactivación de catalizadores soportados, este método revela vías heterogéneas, eventos transitorios poco frecuentes y la evolución de defectos que normalmente permanecen ocultos para las técnicas de caracterización masiva (bulk) o ex situ.

CoDI será una línea de luz de imagen coherente de nueva generación en ALBA II, diseñada para aprovechar el aumento de brillo y coherencia de los rayos X que ofrecerá el sincrotrón para generar imágenes 3D rápidas y cuantitativas. Al combinar la tomografía pticográfica con entornos de muestra avanzados y estrategias de reconstrucción de última generación, CoDI aspira a hacer posibles estudios rutinarios in situ y operando de materiales complejos, desde sistemas de almacenamiento de energía y catálisis hasta materiales geológicos y materia blanda.