Notícia

Progresso na microscopia eletrônica: laboratório “dentro” de um microscópio

Fonte

Universidade Técnica de Darmstadt

Data

sexta-feira, 5 abril 2019 15:00

Áreas

Nanotecnologia.

Embora as duas caixas de controle na parte inferior do microscópio eletrônico sejam dificilmente perceptíveis entre as inúmeras telas e cabos, elas fazem toda a diferença para o Dr.  Leopoldo Molina-Luna. Eles servem como uma atualização que transforma o microscópio em um laboratório inteiro de nanotecnologia. O físico quer mais do que apenas observar o mundo dos átomos individuais. Ele quer manipulá-lo. “O objetivo é entender o que realmente acontece na nanoescala”, diz o Dr. Molina-Luna, especialista em microscopia eletrônica no Departamento de Materiais e Ciências da Terra da Universidade Técnica de Darmstadt, na Alemanha. Quando usam o termo “nano-nível”, os cientistas estão se referindo a uma ordem de magnitude em que os objetos medem apenas alguns nanômetros – não mais do que cem milésimos de milímetro. Neste universo minúsculo, um vírus da gripe já é um gigante. Os menores elementos de um chip de computador, por exemplo, os transistores, medem apenas alguns nanômetros: bilhões deles cabem em um chip do tamanho de uma unha.

A nanoeletrônica quer abrir novos caminhos, como componentes com função de lembrete, semelhantes às células cerebrais ou mídias de armazenamento com capacidade gigantesca no menor espaço. Para isso, materiais diferentes devem ser adicionados a camadas com apenas alguns nanômetros de espessura: trabalho personalizado no microcosmo invisível.

Um laboratório de teste, apenas alguns milímetros de tamanho

Embora você possa ver esses componentes muito pequenos no microscópio eletrônico, você só vê instantâneos. No entanto, Molina-Luna quer observar os minúsculos componentes eletrônicos enquanto estão “em funcionamento”. Ele quer observar como os átomos individuais se comportam durante o processo dinâmico. Tal componente consiste em uma fina fatia isolante entre duas camadas de metal, não muito diferente de um sanduíche. Quando a tensão elétrica é aplicada, uma ponte condutiva forma-se entre os metais, um chamado filamento, que pode ser interrompido novamente, alterando a tensão aplicada. Esses dois estados diferentes permitem o armazenamento de dados se um codificar um estado como 0 e o outro como 1.
“Pelo menos, esse é o conceito do modelo”, diz o Dr. Molina-Luna. “Até agora, isso só poderia ser testado indiretamente, porque os métodos clássicos de medição são macroscópicos.” Os métodos atuais medem o fluxo de corrente em uma determinada tensão elétrica, um fenômeno coletivamente causado por dezenas de bilhões de partículas. “Mas a microscopia eletrônica fez um enorme progresso nos últimos anos”, realça o pesquisador. O microscópio eletrônico tornou-se um instrumento “multidimensional”.

O desenvolvimento dos chamados sistemas micro-eletro-mecânicos (MEMS) ajudou. Estes são dispositivos eletromecânicos complexos de tamanho microscópico. O parceiro de cooperação do Dr. Molina-Luna, a empresa holandesa DENSsolutions, encolheu um laboratório de teste em alguns milímetros e fixou-o em um porta-amostras. Este chip pode ser inserido em um microscópio eletrônico. Isso agora permite que os pesquisadores de Darmstadt aqueçam amostras dentro do microscópio e apliquem diferentes tensões elétricas. O porta-amostras é muito estável, enfatiza o Dr. Molina-Luna. Permite ampliações muito altas, de até 25 milhões de vezes. Ao mesmo tempo, o detentor da amostra serve como local de produção: os pesquisadores da Universidade Técnica de Darmstadt sintetizaram nanopartículas nele. O pó foi misturado com o solvente, o solvente pôde evaporar e um processo de sinterização ocorreu após a introdução do suporte no microscópio, que produziu as nanopartículas “novas”.

Os resultados do desenvolvimento foram publicados na revista científica Nature Communications.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade Técnica de Darmstadt (em inglês).

Fonte: Comunicação e Mídia, Universidade Técnica de Darmstadt. Imagem: Holger Menzel.

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