Nanotecnologia
Redação do Site Inovação Tecnológica – 28/07/2025
Para demonstrar sua tcnica, os pesquisadores criaram imagens de ilhas de silcio com apenas um tomo de espessura em uma superfcie de prata.
[Imagem: Akitoshi Shiotari et al. – 10.1126/sciadv.adu1415]
Rompendo limites dos microscpios pticos
Compreender a interao entre a luz e a matria nas menores escalas possveis essencial para continuarmos avanando em vrios campos da tecnologia e da cincia.
Por exemplo, estruturas em escala atmica – de defeitos nos diamantes, que podem funcionar como qubits para computadores qunticos, at componentes eletrnicos moleculares – permitem influenciar significativamente as propriedades pticas e a funcionalidade de um material.
O primeiro desafio para estudar e desenvolver esses materiais est em ver no que se est mexendo. E, para enxergar nessas escalas, precisamos superar as capacidades atuais da microscopia ptica.
Akitoshi Shiotari e colegas da Alemanha, Espanha e Japo acabam de prover uma capacidade de zoom adicional aos microscpios pticos, levando-nos para a preciso de 1 nanmetro, rumo escala dos ngstrons, a unidade com que medimos o dimetro dos tomos.
Para isso, a equipe desenvolveu uma nova abordagem para uma tcnica chamada microscopia ptica de campo prximo com varredura por espalhamento (s-SNOM: Scattering-Type Scanning Near-Field Optical Microscopy). Com as melhorias introduzidas, a tcnica teve que ser rebatizada, passando a se chamar ULA-SNOM, com a primeira sigla significando amplitude de oscilao de ponta ultrabaixa.
O novo microscpio mede a condutividade eltrica por meio da microscopia de tunelamento de varredura, as foras mecnicas por meio da microscopia de fora atmica e as propriedades pticas por meio do espalhamento de luz.
[Imagem: Akitoshi Shiotari et al. – 10.1126/sciadv.adu1415]
Microscopia combinada
Os microscpios pticos tpicos tm um limite fundamental de ampliao, chamado barreira de difrao, que restringe a resoluo a cerca de 200 nanmetros (nm), que cerca de metade do comprimento de onda da luz visvel. J os mtodos tradicionais de s-SNOM, que utilizam uma ponta de sonda iluminada a laser para escanear superfcies, normalmente alcanam resolues de 10 a 100 nm.
No entanto, isso insuficiente para imagens em escala atmica. A combinao dos mtodos avanados de microscopia permitiu visualizar materiais em nvel atmico.
A inovao consistiu em usar uma ponta de prata sob iluminao a laser visvel em um microscpio de fora atmica sem contato. A ponta oscila para l e para c com uma amplitude entre 0,5 e 1 nm. Isso permitiu criar uma cavidade plasmnica, um campo de luz confinada em um volume minsculo (1 nm3), permitindo obter um contraste ptico detalhado na escala de ngstrom.
A capacidade de obter imagens de caractersticas como defeitos atmicos e estruturas em nanoescala com tanta preciso abre novas possibilidades para a engenharia ptica e a cincia dos materiais.
Bibliografia:
Artigo: Scattering near-field optical microscopy at 1-nm resolution using ultralow tip oscillation amplitudes
Autores: Akitoshi Shiotari, Jun Nishida, Adnan Hammud, Fabian Schulz, Martin Wolf, Takashi Kumagai, Melanie Mller
Revista: Science Advances
Vol.: 11, Issue 24
DOI: 10.1126/sciadv.adu1415
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