アメリカの研究者たちは、ナノサイエンスの最前線を形作り、原子レベルの制御を利用して、エレクトロニクス、エネルギー貯蔵、触媒、センサー、医療などの分野の進展を加速させています。「アーゴンでは、世界で最も優れたイノベーターたちがナノサイエンスを次世代の発見に変え、かつては不可能に思えたアイデアを実現可能な領域に押し上げています。」アーゴンナノスケール材料センターおよびナノサイエンスと技術部門のディレクター、ゲイリー・ウィーダレクトは述べています。
ナノスケールでは、物質の性質が劇的に変わることがあります。現代のナノサイエンスは、物質が十分に小さくなるとその挙動が異なるというシンプルな理念に基づいています。ナノスケールでは、物質の性質は量子効果や材料表面に作用する力（例えば静電力や他の分子相互作用）によって劇的に変化します。「ナノサイエンスが興奮を呼ぶのは、材料がマクロの世界からナノスケールに縮小するときに起こる非凡な変化に関わるからです。ほぼすべてのものが異なる方法で機能し始めます。」ウィーダレクトは述べています。
アーゴンのナノサイエンス研究における革新技術
ナノスケールでは、新しい性質が現れます——光学的、電気的、化学的——これらの性質は大きなスケールでは全く存在しません。科学者やエンジニアは、これらの変化を利用して、かつては不可能だった影響力のある技術を創造しています。アーゴンは、ナノサイエンスの現代化の過程において、堅固な材料研究、フォトニクス、先進的な機器の利点を持っています。数十年にわたり、その研究者たちは、科学者が原子スケールで物質を可視化し、理解し、エンジニアリングする方法を再定義するための画期的なツールの開発に取り組んできました。
アーゴンの先進光源（APS）は1995年に完成し、現在では世界で最も明るいシンクロトロンX線源となっています。その全面的なアップグレードプロジェクトは2026年に完了する予定で、X線ビームの輝度を500倍向上させ、研究者が原子構造をより正確にイメージングし、材料が異なる環境圧力にさらされる際の欠陥形成をリアルタイムで追跡できるようにします。プレスリリースによると、アーゴンの世界クラスの原位ナノプローブ（ISN）は、同研究所のビームラインイメージング能力を「原位」研究の領域に進める強力な新ツールであり、研究者は材料が現実の条件下でどのように機能し、適応し、失敗するかを観察できます。
これは、エネルギー、マイクロエレクトロニクス、量子システム、先進製造のブレークスルーにとって重要な一歩です。「APSは物質を理解するための世界クラスのエンジンの一つです。」アーゴンの物理学者、サラ・ウィーゴルドは述べています。「ISNは、現実の操作条件下でナノ挙動を探査する能力という特に重要な次元を追加することで、この優位性を拡張します。」ISNはAPSの補完技術と連携しており、異なる長さのスケール、異なる時間のスケール、異なるコントラストモードで材料を検査します。これらの能力の組み合わせは、複雑な材料に対するより完全な理解を生み出します——挙動の原子およびナノスケールの起源からシステムレベルの性能まで。