Le faisceau d'un synchrotron, c'est comme un jet d'eau sortant d'un tuyau d'arrosage : large et peu pratique pour le travail de précision. Pour examiner un échantillon minuscule, il faut une aiguille fine, pas un tuyau. Dans le nouveau dispositif, le rôle de l'aiguille est joué par un capillaire en verre — un tube dans lequel la lumière glisse en se réfléchissant sur les parois, comme une voix dans un long couloir. Ce capillaire rassemble la lumière divergente et la comprime en une tache de moins d'un micromètre.

Des chercheurs de l'Université d'Aarhus ont installé ce capillaire sur le synchrotron ASTRID2 au Danemark. Ils ont mesuré comment la largeur du faisceau, sa position et la quantité de lumière traversant le tube varient lorsque la taille de la source change. Il s'est avéré que même si la surface du capillaire n'est pas parfaitement lisse, on peut placer un diaphragme pour éliminer les rayons parasites. Résultat : le faisceau a été focalisé en une tache de 900 nanomètres de large — cent fois plus fine qu'un cheveu humain.

De nombreux matériaux modernes — le graphène, les films minces, les points quantiques — sont si petits que le faisceau ordinaire les « noie » littéralement dans la lumière, et les signaux des zones voisines se mélangent. Un faisceau étroit permet de viser précisément le point voulu et d'observer comment les électrons s'y comportent. C'est comme passer de l'arrosage d'une pelouse au tuyau à l'irrigation goutte-à-goutte ciblée de chaque fleur.

Le nouveau capillaire focalisant fonctionne sur une large gamme d'énergies de photons — de l'ultraviolet extrême aux rayons X mous. C'est important car différents matériaux réagissent à différentes énergies. Désormais, sur une même installation, on peut étudier à la fois les liaisons chimiques et la structure électronique sans changer d'optique. Et la grande transparence du capillaire signifie que la précieuse lumière du synchrotron n'est pas gaspillée.