Novo microscópio mostra um quadro mais completo do mundo nano

Redação do Site Inovação Tecnológica -  

Esquema de funcionamento e comparação do novo microscópio PFIR com a técnica tradicional SNOM. [Imagem: Le Wang et al. - 10.1126/sciadv.1700255]

Espectroscopia mais varredura

Nasceu uma nova técnica de microscopia, batizada de PFIR (peak force infrared) - algo como microscopia infravermelha de pico de força.

A técnica é resultado de uma combinação da espectroscopia, que analisa as substâncias com base na sua emissão ou absorção de radiações eletromagnéticas, e microscopia de varredura por sonda, na verdade uma família de técnicas que fornece informações em escala atômica sobre a morfologia, dureza, condutividade, propriedades magnéticas etc.

Isso significa que, ao combinar as duas técnicas, torna-se possível obter, simultaneamente, informações químicas e mecânicas da amostra.

Por exemplo, a PFIR permite fazer uma imagem química confiável e um mapeamento mecânico simultâneo com uma resolução espacial de 10 nanômetros (nm) - outras observações permitem atingir resoluções de até 6 nm.

Materiais não-homogêneos

Umas das maiores vantagens da nova técnica é que o microscópio PFIR deverá ajudar a estudar fenômenos em escalas micro e nano em materiais não-homogêneos.

"Os materiais na natureza raramente são homogêneos. Os materiais poliméricos funcionais geralmente consistem em domínios em nanoescala que possuem tarefas específicas. As membranas celulares estão incorporadas a proteínas com dimensões na casa dos nanômetros. Defeitos em nanoescala dos materiais afetam suas propriedades mecânicas e químicas," contextualizou o professor Xiaoji Xu, da Universidade Lehigh, nos EUA.

"O microscópio PFIR representa um avanço fundamental que permitirá múltiplas inovações em áreas que vão desde o estudo de partículas de aerossol até a investigação de materiais heterogêneos e biológicos," complementou o pesquisador - as partículas de aerossol suspensas em gases, na atmosfera, por exemplo, desempenham um papel crucial na formação das nuvens e na poluição ambiental.

A nova técnica fornece múltiplas informações simultaneamente. [Imagem: Le Wang et al. - 10.1126/sciadv.1700255]

Vantagens e desvantagens

De acordo com a equipe, a PFIR apresenta várias vantagens em relação ao microscópio óptico de varredura de campo próximo (SNOM), o método atualmente utilizado para medir as propriedades dos materiais. Por exemplo, o PFIR obtém um espectro infravermelho mais completo e uma imagem mais nítida de uma variedade maior de materiais do que o SNOM.

O SNOM funciona bem com materiais inorgânicos, mas não obtém um sinal de infravermelho tão forte quanto a nova técnica a partir de materiais mais moles, como polímeros ou materiais biológicos.

Um inconveniente é que a nova técnica não trabalha com amostras líquidas.

Bibliografia:

Nanoscale simultaneous chemical and mechanical imaging via peak force infrared microscopy
Le Wang, Haomin Wang, Martin Wagner, Yong Yan, Devon S. Jakob, Xiaoji G. Xu
Science Advances
Vol.: 3, no. 6, e1700255
DOI: 10.1126/sciadv.1700255