La mise à niveau de la source de lumière avancée américaine progresse, la luminosité des rayons X mous augmentera d'au moins 100 fois

Le Lawrence Berkeley National Laboratory des États-Unis fait progresser le projet de mise à niveau du synchrotron de la source de lumière avancée (ALS), prévoyant d'améliorer les capacités expérimentales en rayons X mous grâce à une technologie de source de lumière de nouvelle génération, fournissant un soutien de données à plus haute précision pour les matériaux quantiques, la microélectronique, les technologies énergétiques, la recherche en structure biologique et la recherche scientifique assistée par intelligence artificielle. L'équipe du projet progresse conformément à l'objectif de 2029.

Depuis sa mise en service en 1993, la source de lumière avancée a longtemps servi la recherche dans les gammes de rayons X mous, ultraviolets, infrarouges et rayons X durs. Les chercheurs du monde entier utilisent les faisceaux focalisés produits par cette installation pour observer les structures moléculaires et matérielles à l'échelle atomique, et les résultats correspondants ont été cités dans plus de 18 000 articles, soutenant de nombreuses recherches fondamentales importantes.

Une fois cette mise à niveau achevée, l'ALS produira des faisceaux de rayons X mous plus focalisés et au moins 100 fois plus lumineux que les niveaux actuels. Les faisceaux à plus haute luminosité et cohérence aideront les chercheurs à détecter plus clairement les propriétés chimiques, magnétiques et électroniques des matériaux, à observer le comportement des électrons ainsi que les variations en temps réel des réactions chimiques, obtenant ainsi des données expérimentales plus détaillées et plus précises.

Dans le domaine des technologies quantiques, l'ALS mis à niveau renforcera les capacités de recherche telles que la diffusion des rayons X et la spectroscopie de photoémission résolue en angle (ARPES), permettant d'analyser la distribution électronique dans les matériaux quantiques et les dispositifs spintroniques à une échelle d'environ 10 nanomètres, fournissant une base expérimentale pour la conception de dispositifs quantiques.

Le domaine de la microélectronique est également une direction d'application importante de la mise à niveau de l'ALS. Cette installation et son centre d'optique des rayons X ont fourni un soutien fondamental à la recherche sur la lithographie par ultraviolets extrêmes (EUV). Avec la luminosité accrue apportée par la mise à niveau, les chercheurs étudieront plus en détail les processus de réaction des matériaux de résine photosensible à l'échelle moléculaire et nanométrique, fournissant une compréhension des matériaux et des procédés pour les technologies de fabrication de puces de prochaine génération telles que la lithographie EUV à ouverture numérique élevée.

Dans le domaine des technologies énergétiques, l'ALS mis à niveau observera avec une résolution spatiale et temporelle plus élevée les réactions catalytiques, l'activation, le vieillissement et la défaillance des matériaux de batterie, aidant les chercheurs à comprendre les changements structurels des particules chargées à l'intérieur des batteries et les détails des réactions catalytiques, fournissant une base pour le développement de nouvelles batteries et de systèmes énergétiques associés.

La recherche biologique bénéficiera également de cette transformation. L'ALS installera de nouveaux matériels et logiciels sur les lignes de faisceau de cristallographie aux rayons X et de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), et construira des installations de préparation d'échantillons cristallographiques. Ces capacités pourront être utilisées pour résoudre les structures atomiques de molécules biologiques, étudier les changements conformationnels de molécules biologiques telles que les protéines, et fournir un soutien expérimental pour le développement de médicaments.

En outre, l'ALS mis à niveau produira des ensembles de données de meilleure qualité et à plus haut débit, qui pourront être utilisés pour former des modèles d'intelligence artificielle afin d'aider à prédire les réactions physiques et chimiques. Combinés à des robots de traitement d'échantillons et à des outils d'analyse automatisés, les équipes de recherche espèrent améliorer encore l'efficacité expérimentale et accélérer la vitesse de transformation de l'observation à l'échelle nanométrique vers l'innovation matérielle.