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The MRS (Materials, Radiation, Structure) team gathers researchers from complementary disciplines (physicists, chemists, geochemists, crystallographers), who develop and use cutting edge experimental and methodological tools, mastering the whole experimental process from synthesis, to physical and structural measurements. We share a marked specificity for extreme conditions studies and are strongly involved into CRG instruments at the Grenoble large facilities (ESRF, ILL). The systems under study range from magnetoelectric oxides to intermetallic materials for energy, through semiconductor nanowires, cultural heritage materials and hydrothermal fluids.

Cultural heritage materials

Etudes structurales des matériaux anciens et objets d’art : pigments et cosmétiques (Antiquité, Renaissance, Amérique pré-Colombienne), céramiques et décors, jades… Application des méthodes cristallographiques et techniques synchrotron. Utilisation de micro-faisceaux sur ces composés très inhomogènes (analyses chimique et structurale à l’échelle des grains élémentaires). Collaboration C2RMF (Musées de France). Etude de matériaux hybrides archéo-mimétiques : piégeage de molécules chromophores dans des matrices nanoporeuses. Actions : GDR, conférences (SR2A 2005 ou ECM 2007), écoles (HERCULES Specialized Course 2007)

Etude des matériaux du patrimoine : structure et élaboration

 Eric Dooryhee, Jean Louis Hodeau, Michel Anne, Pauline Martinetto [Institut Néel, CNRS, Grenoble]
 Ph. Walter, G. Tsoucaris, J. Castaing, M. Cotte, E. Welcomme [C2RMF, CNRS, Paris]
 Ph. Sciau [CEMES, CNRS, Toulouse]
 Ph. Goudeau [SP2MI, Poitiers]
 R. Chapoulie, C. Pacheco [IRAMAT, CNRS, Bordeaux]
 M. Sanchez del Rio [ESRF, Grenoble]

Mots Clés

archéologie – art – synchrotron – cristallographie – micro-structure

Depuis plusieurs années, se développe au sein de l’équipe une activité scientifique originale sur les archéo-matériaux en général, et sur les produits de soin et de beauté du monde antique Euro-Méditerranéen en particulier (collaboration : Ph. Walter, C2RMF Paris). Ces composés sont souvent très bien conservés et, en tant que produits à usages religieux, rituels, esthétiques, sanitaires et artistiques, ils forment un corpus riche pour accéder à certaines pratiques et au savoir-faire de certaines sociétés anciennes.
Les premières expériences (@ESRF : BM16, ID22, ID21, ID31) ont porté sur les cosmétiques de l’Egypte Ancienne (2000 ans A.C.) : provenance, composition, recettes et préparation[1]. Nous montrons que ces produits, préparés à partir de minéraux de plomb naturels et de chlorures de plomb synthétiques, correspondent à des formulations thérapeutiques précises[2]. Dotés de propriétés astringentes selon plusieurs auteurs anciens (probablement dues aux propriétés bactéricides ou bactériostatiques du plomb), ces composés étaient utilisés par voie externe en application locale pour soigner plusieurs maladies de la peau ou des yeux et traiter les cheveux. L’idée maîtresse de ce travail consiste à caractériser ces matériaux (aux échelles structurales et moléculaires) afin d’en extraire les informations (à la fois qualitatives et quantitatives) sur la provenance et les modes de préparation. Par exemple, via l’étude des profils de raie de diffraction, nous avons pu relier la microstructure de la galène, ingrédient majoritaire des khôls égyptiens, aux procédés de préparation des poudres (broyage, tamisage, chauffage)[3]. Cette étude fut l’occasion d’appliquer pour la première fois une méthode directe de simulation des profils de raie de diffraction haute résolution par des fonctions ab initio.

Plus récemment, nous avons étendu cette méthodologie et ces analyses physico-chimiques aux peintures : fresques gallo-romaines[4], peintures de Méso-Amérique de l’époque pré-hispanique[5], peintures de chevalet de la Renaissance Allemande[6](Cranach, Dürer, Grünewald, Holbein). Ces peintures sont réalisées à partir de pigments minéraux broyés (à base de fer, mercure, plomb, mais aussi cuivre ou étain pour les pigments verts ou jaunes) mélangés à des liants organiques. A nouveau, il s’agit d’interpréter la microstructure et les propriétés (couleur, adhérence, granulométrie) de ces composés comme une signature des pratiques et expertises des artistes aux époques concernées. Nous nous intéressons aussi à la stabilité et à la transformation de ces pigments (effets d’altération). _
Ce projet se développe dans le cadre d’une collaboration soutenue avec l’équipe de Ph. Walter du C2RMF (CNRS Paris). Notre contribution porte sur l’analyse de la microstructure et sur les études cristallographiques des phases présentes[7], dont certaines ont pu se former sur des échelles de temps ou des environnements non accessibles au laboratoire. Une part importante est dédiée à l’application de certaines techniques synchrotron et à l’utilisation de micro-faisceaux sur ces composés très inhomogènes (analyses chimique et structurale à l’échelle des grains élémentaires). Nous caractérisons à la fois des produits de fouille ou des sections minces de peinture et des reproductions ou répliques (composés synthétisés au laboratoire). Il s’agit de combiner plusieurs techniques (µ-XRF, µ-XRD, µ-FTIR et µ-XANES) et d’adapter les méthodologies d’analyse aux archéo-matériaux (imageries 2D et 3D de spéciations chimiques et minérales). L’enjeu consiste à extraire des informations structurales et chimiques quantitatives sur ces matières, en présence de : faibles quantités, mélange de phases, impuretés, désordre ou phases mal cristallisées, substrat, inhomogénéités, … Ces méthodologies concernent à la fois des domaines aussi variés que les Sciences de la Terre, de l’Environnement, ou de l’Astrophysique.

Depuis nos premières expériences à l’ESRF en 1997, cette activité s’est largement déployée. Les études physico-chimiques des matériaux du patrimoine par rayonnement synchrotron se placent dans un contexte national et international qui a considérablement évolué au cours des 5 dernières années. A présent, en France par exemple, l’ESRF[8] et SOLEIL[9] qualifient ces études au sein des thématiques émergentes, et les placent dans leurs perspectives futures et leurs programmes de recherche à part entière.

E. Dooryhée et collaborateurs (P. Martinetto, M. Anne, J-L. Hodeau, C. Dejoie,…) se sont progressivement engagés dans un certain nombre d’actions autour des études cristallographiques et spectroscopiques des archéo-matériaux, incluant le recours aux techniques synchrotron et les actions de formation (SR2A 2005, GDR 2762, HSC5,…). Ces actions nationales et internationales visent :
 d’une part à placer l’approche cristallographique au sein des stratégies d’analyse des objets d’art et des matériaux archéologiques ;
 d’autre part, à appliquer les nouvelles méthodologies utilisant le rayonnement synchrotron (tomographie, imagerie, spectroscopies, haute résolution, …) à l’étude des archéo-matériaux ;
 à promouvoir ces approches analytiques sur grands instruments auprès des communautés concernées de SHS.

Références

 [1] Martinetto P., Dooryhée E., Anne M., Talabot J., Tsoucaris G., Walter P. (1999) – Cosmetic recipes and make-up manufacturing in Ancient Egypt revealed by synchrotron X-ray powder diffraction. ESRF Newsletter, 32, pp. 10-11. Walter P., Martinetto P., Tsoucaris G., Bréniaux R., Lefebvre M.A., Richard G., Talabot J., Dooryhée E. (1999) – Making make-up in Ancient Egypt. Nature, 397, pp. 483-484. Martinetto P., Anne M., Dooryhée E., Drakopoulos M., Dubus M., Salomon J., Simionovici A., Walter P. (2001) – Synchrotron X-ray micro-beam studies of ancient Egyptian make-up. Nucl. Instr. and Meth. B181, pp. 744-748.
 [2] thèse de P. Martinetto, co-direction M. Anne, Ph. Walter et E. Dooryhée, UJF 2000
 [3] Ungar T., Anne M., Dooryhée E., Martinetto P., Ribarik G., Walter P. (2002) – Tracing back fabrication procedures of ancient Egyptian make-ups by X-peak profile analysis using the Fourier coefficients in whole profile fitting of ab-initio physical functions. Journal of Applied Physics, 91-4, pp. 2455-2465.
 [4] E. Dooryhée, M. Anne, I. Bardiès, J-L. Hodeau, P. Martinetto, S. Rondot, J. Salomon, G.B.M. Vaughan, Ph. Walter. Non destructive synchrotron X-ray diffraction mapping of a Roman painting. Appl. Phys. A 81 (2005) 663-667.
 [5] M. Sanchez del Rio, P. Martinetto, A. Somogyi, C. Reyes-Valerio, E. Dooryhée, N. Peltier, L. Alianelli, B. Moignard, L. Pichon, T. Calligaro, J-C. Dran. Microanalysis study of archaeological mural samples containing Maya blue pigment. SpectroChimica Acta B59 (2004) 1619-1625.
 [6] Welcomme E., Walter P., Bleuet P., Hodeau J-L., Dooryhee E., Martinetto P., Menu M. Applied Physics A : Materials Science & Processing 89, 4 (2007) 825-832. Thèse de E. Welcomme (2007).
 [7] P. Martinetto, M. Anne, E. Dooryhée, Ph. Walter, G. Tsoucaris. Synthetic hydrocerussite, 2PbCO3.Pb(OH)2, by X-ray powder diffraction. Acta Crystallographica C58 (2002) i82-i84.
 [8] ESRF Newsletter 2006 vol. 44 « Art and history at the ESRF »
 [9] Patrimoine à Soleil

Hydrothermal fluids

Quoi ?

Au sein de l’équipe ’Fluides Supercritiques’ nous nous intéressons à l’étude in situ des structures moléculaires caractérisant les fluides en conditions hydrothermales. Les objets de nos investigations sont les structures du solvant (essentiellement H2O, H2O+NaCl et CO2) et des solutés avec pour objectif de relier ces structures avec les propriétés de fluides dans ces conditions élevées de température et de pression.

Pourquoi ?

En effet, ces fluides sont ceux présents dans la croûte terrestre, que ce soit dans des environnements de sub-surface, dans des conditions hydrothermales plus sévères, de type magmatiques, ou en dans des massifs souterrains de stockage (séquestration géologique du dioxyde de carbone dans les aquifères par dissolution ou par carbonatation dans les roches basiques). Dans tous les cas, les applications concernent le transport et la spéciation de métaux par les fluides. Ces métaux peuvent être polluants (mobilité et biodisponibilité de métaux toxiques en sub-surface), des métaux à haute valeur économique (Cu, Au, Ag, W, U, etc.) dont les dépôts se créent dans des conditions hydrothermales-magmatiques, ou des métaux présents dans les roches interagissant avec les gaz stockés (Fe, Mg présents dans les roches basiques). Dans toutes ces situations, il est primordial de comprendre les processus d’interactions locales qui sont à l’origine des propriétés de transport/précipitation de ces milieux fluides, ainsi que la spéciation des espèces présentes, donnée essentielle pour comprendre la géochimie du système.

Comment ?

Les techniques auxquelles nous faisons appel sont nombreuses : spectroscopie d’absorption de rayons X, diffusion inélastique, diffusion aux petits angles, spectroscopie Raman optique. Toutes ont pour point commun leur sensibilité à la structure locale dans le fluide, de quelques angstroems à quelques centaines d’angstroems. De même, toutes nécessitent que nous dévelopions une instrumentation haute pression/haute température originale permettant de parcourir in situ le diagramme de phase.

Qui ?

 Jean Louis Hazemann (DR2, Institut Néel, CNRS)
 Denis Testemale (CR1, Institut Néel, CNRS) Sont également très impliqués dans notre activité :
 l’équipe de FAME : Olivier Proux (OSUG, CNRS), Eric Lahera (OSUG, CNRS) et William Delnet (OSUG, CNRS), pour l’expérimentation HP et l’interfaçage de la manip sur la ligne FAME, etc.
 le pôle Instrumentation de l’Institut : Alain Prat, Rémy Bruyère, Céline Goujon pour le développement HP, contrôle-régulation HP/HT, etc.

Collaborations

 Joël Brugger et son équipe (Adelaide University), sur la spéciation des métaux dans les fluides hydrothermaux, essentiellement par spectroscopie d’absorption de rayons X.
 Gleb S. Pokrovski (Géosciences-Environnement-Toulouse), sur la spéciation des métaux dans les fluides hydrothermaux, essentiellement par spectroscopie d’absorption de rayons X.
 Jean Dubessy (Géologie et gestion des ressources minérales et énergétiques de Nancy), analyse vibrationnelle de H2O et D2O en conditions supercritiques par spectroscopie Raman.
 François Guyot (Muséum d’Histoire Naturelle de Paris, IMPMC), sur la dissolution de minéraux (cinétique, spéciation), appliqués au stockage géologique du CO2. Spectroscopie d’absorption de rayons X et Raman.
 Aude Picard (Tübingen University) et Isabelle Daniel (Laboratoire de Géologie de Lyon) sur l’effet de la pression sur le fonctionnement respiratoire de bactéries (Dissimilatory Metal Reduction), par spectroscopie d’absorption de rayons X.
 Cécile Konn (IFREMER) sur la biogéochimie des dorsales océaniques (transformation de matière organique en conditions hydrothermales). Expérimentation HP/HT de labo et spectrométrie Raman.
 Marco saitta (Institut de Minéralogie et de Physique de la Matière Condensée, Paris), étude structurale et vibrationnelle des liaisons hydrogène en solution aqueuse supercritique par simulations de dynamique moléculaire ab initio sur l’eau et l’eau deutérée.

Introduction

Quoi

Au sein de la thématique Matériaux intermétalliques magnétiques et conditions extrêmes nous nous intéressons à l’étude des structures cristallographiques et des propriétés physiques remarquables des matériaux magnétiques. Ces matériaux peuvent inclure différents éléments tels que des métaux de transitions, des éléments de terre-rare et des métalloïdes et présentent des structures cristallines originales et des propriétés physiques remarquables.

Comment

Les techniques auxquelles nous faisons appel sont nombreuses : diffraction de rayons X et de neutrons, spectroscopied’absorption de rayons X (XANES, XMCD), diffusion inélastique des neutrons, analyses thermiques ATD, DSC. Mesures magnétiques (susceptibilité magnétique, mesures d’aimantation, anisotropie magnétique) et de transport. Nous nous appuyons particulièrement sur la sensibilité de la diffraction neutronique pour déterminer les structures magnétiques, leur évolution et les diagrammes de phases en fonction de la composition, la température et la pression. site de D1B

Qui

• Personnel Permanents :
  • Olivier Isnard
• Doctorants
  • Paulo Carvalho
• Stagiaire
  • Gunter Schurtz
• Anciens membres :
  • Hervé Mayot, Doctorant, thèse soutenue en novembre 2008 : Contribution à l’étude cristallographique et magnétique de composés intermétalliques R–Co–B et R–Fe–B (R ≡ élément de terres rares), (actuellement ingénieur R&D Areva).
  • Florin Popa, Doctorante, thèse soutenue le 1 février 2008 : Elaboration et étude de poudres magnétiques douces (Ni-Fe, Ni-Fe-X, Ni-Fe-X-Y) à l’état nanocristallin par broyage mécanique de haute énergie (actuellement Maitre de conférences, Technical University of Cluj-Napoca, Roumanie)
  • Natalia Coroian, Doctorante, thèse soutenue le 20 mai 2008 : Propriétés structurales et magnétiques de composés intermétalliques à base des terres rares, cobalt et silicium (actuellement Post-doc à l’université Babeş-Bolayi, Cluj-Napoca, Roumanie)
  • Samuel de Oliveira Neto, Doctorant (actuellement Maitre de Conférences, Brésil)
  • Vincent Klosek, Post-Doc2002-2003 (actuellement Chercheur au Laboratoire Léon Brillouin)
  • Cyril Chacon , Doctorant (actuellement Ingénieur de Recherche, Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques)
  • Oleksandr Prokhnenko, Doctorant (actuellement Chercheur au HMI Berlin)
  • Eder Kinast, Doctorant (actuellement Maitre de conférences Université à Porto Alegre, Brésil)
  • Claudia Zlotea Doctorante (actuellement Ingénieur R & D Pays Bas)

Collaborations internationales en cours sur cette thématique de recherche :

Magnétisme sous pression  : Acad. Sciences Rép. Tchèque Pr. Z. Arnold et Pr. J. Kamarad
Magnétisme : Université Babes Bolyai Cluj Napoca Pr. E. Burzo, V. Pop
Synthèse d’hydrures métalliques :Institute for Energy Technology, Kjeller, Norway, Pr. V.A. Yartys
Haute pression d’hydrogène : Griffith university Australie, Pr E. Gray et T. Blach
Spectroscopie Mössbauer : University of Missouri Rolla Pr. G.J. Long
Spectroscopie Mössbauer : Université de Liège, Belgique Pr F. Grandjean
Calcul de structure électronique : TU Dresde Pr. M. Richter et M. Kuzmin

Collaborations nationales en cours sur cette thématique de recherche :

Champs magnétiques intenses : LCMI, M. Guillot
Synthèse d’hydrures métalliques : LCMTR Thiais M. Latroche, V. Paul-Boncour et F. Cuevas
Composés de cérium, Effet Kondo : ICMCB B. Chevalier

Introduction

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Technical catalysts

Acid rain was a big environmental problem caused by air pollution in the 1980s, but which we no longer talk about. The solution to that problem was the development of efficient catalysts capable of removing contaminants from automobile fuels that contribute to the formation of acid rains. Nowadays, we have other contaminants causing air pollution, such as SO_2, CO₂ and certain nanoparticles. Unfortunately, there is no magic solution and the catalyst is our best tool in combating the release of pollutants into the air. Catalysts are materials that can promote chemical reactions. They convert toxic components into non-toxic ones and play a fundamental role in cleaning up automobile fuels. Nevertheless, the optimization of industrial catalysts remains a challenge. To better understand their complex structure-functionality relationships, it is crucial to characterize their inner structure with high resolving power and sensitivity, which allows the detection of defects or unexpected deposits of materials in their structure during operation, thereby reducing their lifetime. This can not only help us to improve their manufacturing but also to boost the industrial investment in the development of new catalyst technologies aimed at solving the major societal problem of air pollution.

Ptychographic X-ray Computed Tomography (PXCT) is a 3D X-ray microscopy technique that has revolutionized the characterization of technical catalysts, which are multicomponent bodies, shaped for their application, consisting of active phases, supports, and additives. PXCT results enable the characterization of the complexity of the structure-property-function relationships of those catalysts. In a recent study, we characterized samples of hydrodesulfurization (HDS) catalysts.  The removal of sulfur from crude oil is an essential catalytic process in the petroleum industry, safeguarding the production of clean refined petroleum products, such as diesel, kerosene, and jet fuel. It allows the creation of ultra-low-sulfur diesel, which is critical to reduce the emission of toxic sulfur dioxide (SO₂) by trucks and other automotive vehicles. However, the effectiveness of this procedure depends on the structural arrangement of the HDS catalysts used in the oil refinery because it determines the accessibility of reactants to the active sites on the inner surface of a porous matrix. A series of commercial samples of HDS catalysts, with increasing loading of the active material (typically a metal), were analyzed by PXCT. The results revealed a build consisting of two unexpected interwoven support matrices whose porosity differs regardless of the metal load. This first-time observation of a biphasic build has the potential to deepen our understanding of a wide range of hydroprocessing catalysts. These results will allow for further diffusivity calculations enabling a better distribution of the active phase in the next‐generation HDS catalysts.

Further reading

Ihli, L. Bloch, F. Krumeich, K. Wakonig, M. Holler, M. Guizar-Sicairos, T. Weber, J. C. da Silva, J. A. van Bokhoven, “Hierarchical Structure of NiMo Hydrodesulfurization Catalysts Determined by Ptychographic X‐ray Computed Tomography”, Angewandte Chemie International Edition 59(39), 17266-17271 (2020). [doi: 10.1002/anie.202008030] [HAL: hal-02900805]

Contact:

Julio Cesar DA SILVA

TEM of Semiconducting nanowires

We study the structure properties relation of semiconducting nanowires (NWs) using transmission electron microscopy (TEM), optical spectroscopy and electron transport. Additionally, we use electrical in-situ biasing of nanowires in the TEM to learn more about the electrical properties at nm length scales.

For more information about this and people to contact, please click here.

Example of an in-situ experiment where a solid state reaction between an Aluminum contact on a SiGe nanowire is started using Joule heating and studied in-situ in the TEM. (Link to publication: 10.1021/acsanm.0c02303)

X-ray Computed Tomography

To achieve 3D X-ray imaging, the method typically used is Computed Tomography (CT). Most of the X-ray imaging technique will enable 2D imaging, but in combination with CT, one can obtain 3D images of the sample. The 2D imaging experiment is repeated for each tomographic angle, by rotation the sample typically, over 180 or 360 degrees. By cast the 2D images into tomographic reconstruction algorithms, the volumetric imaging of the sample is obtained. For this reason and as examples, we will call the techniques as follows: Diffraction tomography (diff-tomo), Phase Contrast Imaging (PCI) tomography, holographic tomography, speckle-tracking tomography, Coherent Diffraction Imaging (CDI) tomography, and Ptychographic X-ray Computed Tomography (PXCT). 

X-ray ptychography and spectral ptychography

X-ray Ptychography (also referred as far-field X-ray ptychography) is a coherent diffractive imaging technique capable of providing highly detailed images of a sample’s complex-valued transmittance. A collection of coherent diffraction patterns is generated by scanning across the sample with a spatially confined illumination and sufficient overlap of adjacent illumination footprints. These overlapping illuminations introduce redundancy in the data, which is exploited to simultaneously provide information on specimen and illumination. The spatial resolution is not limited by the incoming beam size, but rather by the highest scattering vector in which speckles can be detected. The ptychographic phase retrieval consists in an iterative algorithm which will reinforce consistency between each scan position and the corresponding diffraction pattern, linked by Fourier transforms, as well as consistency between the adjacent scan positions due to the overlap. This redundancy allows us to simultaneously retrieve the amplitude and phase shifts of the wavefield past the object and the incoming wavefield function (probe).

Near-field X-ray ptychography (NFP) is a variant of far-field X-ray ptychography in the holographic regime which has recently been implemented at the ID16A beamline of the ESRF. NFP relies however on a magnification geometry, in which the sample is positioned in a defocused position downstream of focus of a divergent beam to achieve a given pixel size. Consequently, the spatial resolution will be limited by the focus size upstream the sample, different from the far-field ptychography. However, if the beam focus can be small as in the ID16A beamline, near-field ptychography allows us to measure a larger field-of-view than the far-field version in less time  which is a big advantage for the nanoimaging of large scaled-up materials. NFP is able to retrieve a sample’s complex-valued transmission function from multiple near-field diffraction images, each with a lateral shift of the sample within the 1^st Fresnel Zone and with a structured illumination. The structured illumination brings transverse diversity: i.e., the scattering direction changes at different lateral positions in comparison to the scattering of the object in plane waves. The phase retrieval in NFP is very similar to that of far-field X-ray ptychography, with the difference that the consistency between each scan position and the diffraction pattern is linked by Fresnel transforms rather than by Fourier transforms.

Contact

Julio Cesar DA SILVA

Diffraction X-ray Computed tomography

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Electron Crystallography

Cristallographie aux électrons : présentation

La détermination de la structure atomique et moléculaire de phases cristallines est une étape clé dans l’étude des matériaux et dans la compréhension de leurs propriétés physiques. Ceci est vrai aussi bien dans le domaine de la recherche fondamentale que dans celui des applications.

Avec l’importance croissante des matériaux nanostructurés les méthodes de rayons X de détermination de structures se heurtent de plus en plus souvent à leurs limites. Notamment dans le cas de poudres nanométriques de structures complexes, la diffraction des rayons X ne permet pas toujours de déterminer la structure atomique, voire même les paramètres de maille. Ces problèmes sont encore plus flagrants si la poudre est multiphasée.

La méthode émergente de la cristallographie aux électrons permet de proposer des solutions dans ces cas difficiles. En effet, un faisceau d’électron permet de faire des expériences de diffraction sur monocristal utilisant une particule selectionnée d’une poudre. On peut également obtenir des images avec une résolution atomique de la même particule dans le MET.

Dans ce projet les différentes voies de la cristallographie aux électrons seront explorer afin de trouver la méthode la mieux adaptée à un matériau donné. Les différentes possibilités sont :
 l’acquisition d’images « haute résolution » qui peuvent, dans certains cas et grâce à un traitement d’image, donner un modèle de la structure
 mesure des intensités diffractées en mode précession et application des « méthodes directes » afin de trouver un modèle de la structure
 combinaison des intensités diffractées avec les phases des facteurs de structure obtenues par TF d’images « haute résolution »

Ces méthodes seront appliquées à des matériaux multiférroïques, des matériaux hybrides et des matériaux pharmaceutiques qui souffrent tous de l’inconvénient d’être disponibles uniquement sous forme de poudres généralement multiphasées.

Clichés de diffraction électronique de l’axe de zone [1 1 1] de Mn₂O₃ obtenus par la méthode classique de diffraction à aire sélectionnée (à gauche) et par la diffraction électronique en précession (à droite).

Chercheurs impliqués :

 Holger Klein
 Maria Bacia

Fourier ptychographic optical microscopy

Fourier ptychography is a variation of the idea of ​​the synthetic aperture microscopy (SAM) method. Instead of scanning the sample, it is illuminated from different angles, and a bright-field image is recorded at each angle. These images are therefore combined to extend the numerical aperture of the microscope objective and thus improve spatial resolution without resorting to fluorescent markers. Fourier ptychography is therefore a super-resolution method which exceeds the diffraction limit and which has the advantage of being a non-invasive method, without marking and with a very wide field of view.
In view of the principle of reciprocity of microscopy, this method is the Fourier counterpart of conventional ptychography, where the locations of the sample plane and the plane of the aperture are effectively switched. This is a bright field imaging approach that uses images generated from illumination at different angles, with overlap in Fourier space of the contrast transfer function to the retro-focal plane of the lens, to create an image with enhanced SBP. This overlap introduces redundancy in the data, which makes it possible to simultaneously obtain images of intensity and phase contrast of the sample, as well as the pupil function of the microscope through an iterative algorithm, derived from that of X-ray ptychography.

Electron holographic imaging

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X-ray diffraction and diffraction tomography

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X-ray absorption spectroscopy

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X-ray imaging

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Electron microscopy

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Optical microscopy

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