Tecnologia Científica

A nova fotografia colorida usando uma sonda de alta eficiência pode focalizar a luz branca em um ponto de 6 nana´metros
Em um novo relatório na Nature Communications , pesquisadores da UC Riverside descrevem uma tecnologia de imagem revoluciona¡ria que comprime a luz da la¢mpada em um ponto do tamanho de nana´metros.
Por Holly Ober - 25/11/2021


Doma­nio paºblico

Os cientistas desenvolveram novos materiais para eletra´nicos de última geração tão pequenos que não são apenas indistingua­veis quando compactados, mas também não refletem luz suficiente para mostrar detalhes finos, como cores, mesmo com os microsca³pios a³pticos mais poderosos. Sob um microsca³pio a³ptico, os nanotubos de carbono, por exemplo, parecem acinzentados. A incapacidade de distinguir pequenos detalhes e diferenças entre pea§as individuais de nanomateriais torna difa­cil para os cientistas estudar suas propriedades únicas e descobrir maneiras de aperfeia§oa¡-los para uso industrial.

Em um novo relatório na Nature Communications , pesquisadores da UC Riverside descrevem uma tecnologia de imagem revoluciona¡ria que comprime a luz da la¢mpada em um ponto do tamanho de nana´metros. Ele mantanãm essa luz no final de um nanofio de prata, como um aluno de Hogwarts praticando o feitia§o "Lumos", e a usa para revelar detalhes antes invisa­veis, incluindo cores.

O avanço, melhorando a resolução da imagem colorida para umnívelsem precedentes de 6 nana´metros, ajudara¡ os cientistas a ver os nanomateriais com detalhes suficientes para torna¡-los mais aºteis na eletra´nica e em outras aplicações.

Ming Liu e Ruoxue Yan, professores associados na Faculdade de Engenharia de Marlan e Rosemary Bourns da UC Riverside, desenvolveram esta ferramenta única com uma técnica de superfoco desenvolvida pela equipe. A técnica já foi usada em trabalhos anteriores para observar a vibração de ligações moleculares em resolução espacial de 1 nana´metro, sem a necessidade de qualquer lente de foco.

No novo relatório, Liu e Yan modificaram a ferramenta para medir sinais abrangendo toda a faixa de comprimento de onda visível, que pode ser usada para renderizar a cor e representar as estruturas de banda eletra´nica do objeto em vez de apenas vibrações da molanãcula. A ferramenta comprime a luz de uma la¢mpada de tungstaªnio em um nanofio de prata com dispersão ou reflexa£o quase zero, onde a luz étransportada pela onda de oscilação de elanãtrons livres nasuperfÍcie da prata.

A luz condensada sai da ponta do nanofio de prata, que tem raio de apenas 5 nana´metros, em um caminho ca´nico, como o feixe de luz de uma lanterna. Quando a ponta passa sobre um objeto, sua influaªncia na forma e na cor do feixe édetectada e registrada.

"a‰ como usar o polegar para controlar o jato de águade uma mangueira", disse Liu, "Vocaª sabe como obter o padrãode pulverização desejado mudando a posição do polegar e, da mesma forma, no experimento, lemos o padrãode luz para recuperar os detalhes do objeto bloqueando o bocal de luz de 5 nm. "

A luz éentão focada em um espectra´metro, onde forma um minaºsculo anel. Ao escanear a sonda sobre uma área e registrar dois espectros para cada pixel, os pesquisadores podem formular as imagens de absorção e espalhamento com cores. Os nanotubos de carbono originalmente acinzentados recebem sua primeira fotografia colorida, e um nanotubo de carbono individual agora tem a chance de exibir sua cor única.

"O nanofio de prata com ponta afiada atomicamente lisa e seu acoplamento a³ptico quase sem dispersão e focalização são essenciais para a imagem", disse Yan. "Caso contra¡rio, haveria uma luz intensa dispersa no fundo que arruinaria todo o esfora§o."

Os pesquisadores esperam que a nova tecnologia possa ser uma ferramenta importante para ajudar a indústria de semicondutores a fazer nanomateriais uniformes com propriedades consistentes para uso em dispositivos eletra´nicos. A nova técnica de nano-imagem colorida também pode ser usada para melhorar a compreensão da cata¡lise, a³ptica qua¢ntica e nanoeletra´nica.

Liu, Yan e Ma foram acompanhados na pesquisa por Xuezhi Ma, um pa³s-doutorado na Temple University que trabalhou no projeto como parte de sua pesquisa de doutorado na UCR Riverside. Os pesquisadores também inclua­ram alunos da UCR Qiushi Liu, Ning Yu, Da Xu, Sanggon Kim, Zebin Liu, Kaili Jiang e o professor Bryan Wong.

O artigo éintitulado "Transmissão a³ptica de super-resolução de 6 nm e imagem espectrosca³pica de espalhamento de nanotubos de carbono usando uma fonte de luz branca em escala nanomanãtrica ."

 

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