We propose an element mapping technique of nano-meso-microscale structures buried within large and/or thick objects by ptychographic x-ray diffraction microscopy using anomalous scattering. We performed quantitative imagings of both the electron density and Au element of Au/Ag nanoparticles at the pixel resolution of better than 10 nm in a field of view larger than 5 × 5 μm2 by directly phasing ptychographic coherent diffraction patterns acquired at two x-ray energies below the Au L3 edge. This method provides us with multiscale structural and elemental information for understanding the element/property relationship linking nanoscale structures to macroscopic functional properties in material and biological systems.

1.
K.
Suenaga
,
M.
Tencé
,
C.
Mory
,
C.
Colliex
,
H.
Kato
,
T.
Okazaki
,
H.
Shinohara
,
K.
Hirahara
,
S.
Bandow
, and
S.
Iijima
,
Science
290
,
2280
(
2000
).
2.
D.
Blavette
,
A.
Bostel
,
J. M.
Sarrau
,
B.
Deconihout
, and
A.
Menand
,
Nature (London)
363
,
432
(
2000
).
3.
H. A.
Atwater
and
A.
Polman
,
Nature Mater.
9
,
205
(
2010
).
4.
Bulk Nanostructured Materials
, edited by
M. J.
Zehtbauer
and
Y. T.
Zhu
(
Wiley-VCH
,
Weinheim
,
2009
).
5.
J. W.
Lichtman
and
J. R.
Sanes
,
Nat. Rev. Neurosci.
9
,
417
(
2008
).
6.
J.
Miao
,
P.
Charalambous
,
J.
Kirz
, and
D.
Sayre
,
Nature (London)
400
,
342
(
1999
)
H. N.
Chapman
and
K. A.
Nugent
,
Nat. Photonics
30
,
833
(
2010
).
7.
M. A.
Pfeifer
,
G. J.
Williams
,
I. A.
Vartanyants
,
R.
Harder
, and
I. K.
Robinson
,
Nature (London)
442
,
63
(
2006
)
Y.
Takahashi
,
Y.
Nishino
,
T.
Ishikawa
, and
E.
Matsubara
,
Appl. Phys. Lett.
90
,
184105
(
2007
)
B.
Abbey
,
G. J.
Williams
,
M. A.
Pfeifer
,
J. N.
Clark
,
C. T.
Putkunz
,
A.
Torrance
,
I.
McNulty
,
T. M.
Levin
,
A. G.
Peele
, and
K. A
Nugent
,
Appl. Phys. Lett.
93
,
214101
(
2008
).
8.
Y.
Takahashi
,
N.
Zettsu
,
Y.
Nishino
,
R.
Tsutsumi
,
E.
Matsubara
,
T.
Ishikawa
, and
K.
Yamauchi
,
Nano Lett.
10
,
1922
(
2010
).
9.
J.
Miao
,
K. O.
Hodgson
,
T.
Ishikawa
,
C. A.
Larabell
,
M. A.
LeGros
, and
Y.
Nishino
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
100
,
110
(
2003
)
[PubMed]
Y.
Nishino
,
Y.
Takahashi
,
N.
Imamoto
,
T.
Ishikawa
, and
K.
Maeshima
,
Phys. Rev. Lett.
102
,
018101
(
2009
)
[PubMed]
J.
Nelson
,
X.
Huang
,
J.
Steinbrener
,
D.
Shapiro
,
J.
Kirz
,
S.
Marchesini
,
A. M.
Neiman
,
J. J.
Turner
, and
C.
Jacobsen
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
107
,
7235
(
2010
)
[PubMed]
H.
Jiang
,
C.
Song
,
C. C.
Chen
,
R.
Xu
,
K. S.
Raines
,
B. P.
Fahimian
,
C. H.
Lu
,
T. K.
Lee
,
A.
Nakashima
,
J.
Urano
,
T.
Ishikawa
,
F.
Tamanoi
, and
J.
Miao
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
107
,
11234
(
2010
)
[PubMed]
M. M.
Seibert
, T. Ekeberg, F. R. N. C. Maia, M. Svenda, J. Andreasson, O. Jönsson, D. Odić, B. Iwan, A. Rocker, D. Westphal, et al,
Nature (London)
470
,
78
(
2011
).
10.
C.
Song
,
R.
Bergstrom
,
D.
Ramunno-Johnson
,
H.
Jiang
,
D.
Paterson
,
M. D.
de Jonge
,
I.
McNulty
,
J.
Lee
,
K. L.
Wang
, and
J.
Miao
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
025504
(
2008
)
[PubMed]
A.
Scherz
,
D.
Zhu
,
R.
Rick
,
W. F.
Schlotter
,
S.
Roy
,
J.
Lüning
, and
J.
Stöhr
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
076101
(
2008
).
[PubMed]
11.
Y.
Takahashi
,
H.
Kubo
,
H.
Furukawa
,
K.
Yamauchi
,
E.
Matsubara
,
T.
Ishikawa
, and
Y.
Nishino
,
Phys. Rev. B
78
,
092105
(
2008
).
12.
J. M.
Rodenburg
,
A. C.
Hurst
,
A. G.
Cullis
,
B. R.
Dobson
,
F.
Pfeiffer
,
O.
Bunk
,
C.
David
,
K.
Jefimovs
, and
I.
Johnson
,
Phys. Rev. Lett.
98
,
034801
(
2007
).
13.
P.
Thibault
,
M.
Dierolf
,
A.
Menzel
,
O.
Bunk
,
C.
David
, and
F.
Pfeiffer
,
Science
321
,
321
(
2008
)
A.
Schropp
,
P.
Boye
,
J. M.
Feldkamp
,
R.
Hoppe
,
J.
Patommel
,
D.
Samberg
,
S.
Stephan
,
K.
Giewekemeyer
,
R. N.
Wilke
,
T.
Salditt
,
J.
Gulden
,
A. P.
Mancuso
,
I. A.
Vartanyants
,
E.
Weckert
,
S.
Schöder
,
M.
Burghammer
, and
C. G.
Schroer
,
Appl. Phys. Lett.
96
,
091102
(
2010
).
14.
Y.
Takahashi
,
A.
Suzuki
,
N.
Zettsu
,
Y.
Kohmura
,
Y.
Senba
,
H.
Ohashi
,
K.
Yamauchi
, and
T.
Ishikawa
,
Phys. Rev. B
83
,
214109
(
2011
).
15.
K.
Giewekemeyer
,
P.
Thibault
,
S.
Kalbfleisch
,
A.
Beerlink
,
C. M.
Kewish
,
M.
Dierolf
,
F.
Pfeiffer
, and
T.
Salditt
,
Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
107
,
529
(
2009
).
16.
M.
Dierolf
,
P.
Thibault
,
A.
Menzel
,
C. M
Kewish
,
K.
Jefimovs
,
I.
Schlichting
,
K.
König
,
O.
Bunk
, and
F.
Pfeiffer
,
New. J. Phys.
12
,
035017
(
2010
).
17.
M.
Dierolf
,
A.
Menzel
,
P.
Thibault
,
P.
Schneider
,
C. M
Kewish
,
R.
Wepf
,
O.
Bunk
, and
F.
Pfeiffer
,
Nature (London)
467
,
436
(
2010
).
18.
H. M. L.
Faulkner
and
J. M.
Rodenburg
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
023903
(
2004
).
19.
L.
Au
,
X.
Lu
, and
Y.
Xia
,
Adv. Mater.
20
,
2517
(
2008
).
20.
K.
Tamasaku
,
Y.
Tanaka
,
M.
Yabashi
,
H.
Yamazaki
,
N.
Kawamura
,
M.
Suzuki
, and
T.
Ishikawa
,
Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A
467–468
,
686
(
2001
).
21.
G.
Evans
and
R. F.
Pettifer
,
Acta Cryst.
A50
,
686
(
1994
).
22.
A. M.
Maiden
and
J. M.
Rodenburg
,
Ultramicroscopy
109
,
1256
(
2009
).
23.
Y.
Sun
and
Y.
Xia
,
J. Am. Chem. Soc.
126
,
3892
(
2004
).
You do not currently have access to this content.