NUEVA LENTE PARA MICROSCOPÍA DE RAYOS X CON UNA RESOLUCIÓN RÉCORD

Los científicos de DESY han desarrollado novedosas lentes que permiten la microscopía de rayos X con una resolución récord en el régimen nanométrico. Utilizando nuevos materiales, el equipo de investigación liderado por el científico de DESY Saša Bajt del Centro de Ciencia de Láser de Electrón Libre (CFEL) perfeccionó el diseño de la óptica de rayos X especializada y logró un tamaño de foco con un diámetro de menos de diez nanómetros. Un nanómetro es una millonésima de milímetro y es más pequeño que la mayoría de las partículas de virus. Los investigadores informan su trabajo en la revista Light: Science and Applications . Utilizaron con éxito sus lentes para tomar imágenes de muestras de plancton marino.

No solo para las radiografías sirven los rayos X. Además de ofrecernos un poder de penetración que nos permite ver el interior de cuerpos, son capaces de mostrar detalles mucho más finos que los mostrados por la luz visible, debido a lo cual resultan adecuados para observar el mundo nanométrico. El tamaño de los detalles más pequeños distinguibles depende de la longitud de onda de la radiación utilizada. Los rayos X tienen longitudes de onda muy cortas, de aproximadamente entre 1 y 0,01 nanómetros, mientras que en el caso de la luz visible son de entre unos 400 a cerca de 800 nanómetros. Un nanómetro es una millonésima de un milímetro.

En la imagen: La concha de la diatomea Actinoptychus senarius, con un diámetro inferior a 0,1 mm, se aprecia con gran detalle en este holograma en rayos X obtenido con un aumento de 5.000 veces mediante la nueva lente. (Foto: DESY/AWI, Andrew Morgan/Saša Bajt/Henry Chapman/Christian Hamm)

La notable capacidad de penetración de los rayos X es ideal para la toma de imágenes tomográficas tridimensionales de objetos, como por ejemplo células biológicas, chips de ordenador, y otros. Pero esto significa también que los rayos X atraviesan directamente las lentes convencionales sin ser curvados o enfocados. Hay formas de enfocar los rayos X, pero, aunque se usan con resultados razonablemente buenos, todas ellas tienen limitaciones. En cambio, gracias a la lente para rayos X que diseñó el equipo de la física Saša Bajt, del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán), es posible obtener imágenes del mundo nanométrico con una nitidez sin precedentes. La clave es que dicha lente no se ve afectada por muchas de esas limitaciones.

En los dos últimos años, Bajt y sus colegas han perfeccionado la lente, de tal modo que ahora es capaz de un enfoque por debajo de los 10 nanómetros de diámetro, lo cual constituye un récord de resolución en esta categoría.

Para investigaciones de imágenes, dos lentes orientadas perpendicularmente enfocan el haz de rayos X en un punto pequeño. El objeto bajo investigación (que no se muestra aquí) puede luego colocarse en la trayectoria óptica y su imagen grabada por el detector. Crédito: DESY, Andrew Morgan / Saša Bajt

Con la lente y la fuente de rayos X PETRA III del DESY, los científicos ya han obtenido, en las pruebas de captación de imágenes, hologramas de alta resolución de ejemplares de Acantharea, un grupo de protistas planctónicos marinos y los únicos organismos de los cuales se sabe que forman esqueletos a partir del mineral conocido como celestita, rico en sulfato de estroncio.

En la imagen: DESY Petra III

El equipo de Bajt ha utilizado también la lente perfeccionada para visualizar las conchas biomineralizadas de diatomeas, algas unicelulares comunes en el fitoplancton marino. Esas conchas son construcciones de gran complejidad, estables y muy ligeras. Consisten en sílice nanoestructurada, que con anterioridad fue observado en análisis bidimensionales con microscopios electrónicos. Muy probablemente debido a esta estructura, la fortaleza de la sílice nanoestructurada es excepcionalmente alta (10 veces mayor que la del acero de construcción) y además es producida en condiciones de presión y de baja temperatura.

Fuente:
DESY