Le faisceau d'un microscope électronique voyage habituellement dans le vide, comme un coursier sur une autoroute déserte. Toute molécule d'air est pour lui une bosse qui le fait tressauter et perdre sa direction. C'est pourquoi, auparavant, pour examiner un échantillon, on le congelait, le séchait ou le recouvrait de métal, et on ne regardait toujours que sous vide. Or la rouille, la fusion du verre, la respiration d'un catalyseur et le mouvement des pattes d'un acarien se produisent dans l'air, à des pressions et des températures mortelles pour un microscope ordinaire.
Les ingénieurs ont repensé tout le trajet du faisceau, pas seulement un composant. Auparavant, la pression était réduite par étapes, mais chaque étape était encombrante. Désormais, un module frontal à canaux vortex comprime la différence de pression sur quelques millimètres : le faisceau plonge d'une pression quasi atmosphérique dans un vide poussé, comme sur une route de montagne aux virages serrés. Le détecteur qui capte les électrons rétrodiffusés a également été remplacé : une électrode en forme d'aiguille produisait des décharges à haute pression, tandis qu'une électrode plate fonctionne sans problème. Le chauffage de l'échantillon est confié à trois lasers à travers un prisme de saphir, qui chauffent localement sans échauffer toute la chambre.
Les premières expériences ont montré que le système tient les deux extrêmes simultanément. Un mélange de verre BaSO₄–SiO₂ a été chauffé à 1400 °C sous une pression de 6000 Pa, et on a observé qu'à 1100 °C il commence à se ramollir, puis à 1400 °C il s'écoule comme un liquide continu. Aucune charge, aucune interférence. Un acarien vivant à 20 000 Pa remuait ses pattes tant que la chambre était humide ; lorsque l'eau a été pompée jusqu'à 100 Pa, il s'est figé et a commencé à se dessécher. Tout cela a été filmé en temps réel.
Auparavant, le chercheur devait choisir : soit un échantillon chaud sous vide, soit un échantillon humide à température ambiante. Désormais, ce choix a disparu. On peut maintenir un catalyseur dans un flux d'éthylène et d'oxygène à la température de travail et observer simultanément comment ses particules évoluent, tandis qu'un spectromètre de masse à proximité capte les signaux de l'hydrogène, de l'eau et du dioxyde de carbone. C'est comme écouter la respiration d'une réaction chimique sans quitter des yeux son visage.
Le coursier qui ne circulait que sur une autoroute déserte emprunte maintenant une route ordinaire, avec de la poussière, de la pluie et de la chaleur. Et pour la première fois, nous pouvons voir ce qui se passe sur cette route sans arrêter le mouvement.
Un acarien vivant sous un faisceau d'électrons n'est pas de la science-fiction, mais une démonstration courante : à 20 000 Pa, il remuait les pattes jusqu'à ce que l'humidité tombe à 100 Pa. Et la différence de pression entre la chambre d'échantillon et le canon à électrons est de 14 ordres de grandeur, comme du fond de la fosse des Mariannes à l'espace extra-atmosphérique.