Microscópios rompem barreira dos nanômetros e chegam aos ângstrons

Nanoscópio e angstroscópio

Pesquisadores chineses romperam os limites da nanotecnologia ao levar a resolução dos microscópios ópticos para a casa dos ângstrons.

Um ângstrom (Å) mede 10-10 metros, o que equivale a 0,1 nanômetro, ou 100 picômetros, sendo a unidade de medida normalmente usada para medir os átomos ou os espaçamentos entre átomos nos cristais.

Ben Yang e seus colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China levaram a tecnologia do imageamento por fluorescência da resolução atual de 8 nanômetros para 8 ângstrons – lembrando que o desenvolvimento do “nanoscópio”, o microscópio na escala dos nanômetros, rendeu o Prêmio Nobel de Química de 2014.

O limite da resolução dessa técnica se deve a um fenômeno conhecido como “quenching”, ou extinção, pelo qual a fluorescência deixa de operar na proximidade dos metais usados para manipular a luz e gerar as imagens – como as amostras são muito menores do que o comprimento de onda da luz, os nanoscópios trabalham com ondas de elétrons que a luz gera ao atingir metais, ondas estas chamadas plásmons de superfície.

Para não anular a radiação emitida pelas moléculas – sua fluorescência – os pesquisadores tiveram que fabricar a ponta de prata do microscópio com precisão atômica, além de refinar ao extremo as superfícies metálicas que formam as chamadas “nanocavidades plasmônicas”, nas quais a luz incide para produzir a imagem.

Eles então usaram uma camada isolante ultrafina – três átomos de espessura de cloreto de sódio – para isolar a transferência de elétrons entre as moléculas da nanocavidade e a base metálica.

Imagens produzidas pelo novo microscópio.
[Imagem: Ben Yang et al. – 10.1038/s41566-020-0677-y]

Com a sonda do microscópio se aproximando da molécula, mesmo a uma distância inferior a 1 nanômetro, a intensidade da fotoluminescência continuou aumentando sem qualquer alteração na cor dos fótons. E a extinção da fluorescência desapareceu completamente, o que permitiu alcançar pela primeira vez uma resolução abaixo do nanômetro.

Esquema do microscópio óptico que superou pela primeira vez a barreira dos nanômetros.
[Imagem: YANG Ben/HUANG Wen et al.]

Com isto, a equipe atingiu o tão esperado objetivo de usar a luz para analisar a estrutura interna das moléculas, desenvolvendo um novo método para detectar e modular o ambiente localizado de moléculas e as interações luz-matéria.

Fonte: Inovação Tecnológica

Cristiane Tavolaro

Sou física, professora e pesquisadora do departamento de física da PUC-SP. Trabalho com Ensino de Física, atuando principalmente em ensino de física moderna, ótica física, acústica e novas tecnologias para o ensino de física. Sou membro fundadora do GoPEF - Grupo de Pesquisa em Ensino de Física da PUC-SP e co-autora do livro paradidático Física Moderna Experimental, editado pela Manole.

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