Microscópio óptico enxerga átomos com resolução de 1 nanômetro

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Akitoshi Shiotari e colegas da Alemanha, Espanha e Japão acabam de prover uma capacidade de zoom adicional aos microscópios ópticos, levando-nos para a precisão de 1 nanômetro, rumo à escala dos ângstrons, a unidade com que medimos o diâmetro dos átomos.

Para isso, a equipe desenvolveu uma nova abordagem para uma técnica chamada microscopia óptica de campo próximo com varredura por espalhamento (s-SNOM: Scattering-Type Scanning Near-Field Optical Microscopy). Com as melhorias introduzidas, a técnica teve que ser rebatizada, passando a se chamar ULA-SNOM, com a primeira sigla significando amplitude de oscilação de ponta ultrabaixa.

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Microscopia combinada

Os microscópios ópticos típicos têm um limite fundamental de ampliação, chamado barreira de difração, que restringe a resolução a cerca de 200 nanômetros (nm), que é cerca de metade do comprimento de onda da luz visível. Já os métodos tradicionais de s-SNOM, que utilizam uma ponta de sonda iluminada a laser para escanear superfícies, normalmente alcançam resoluções de 10 a 100 nm.

No entanto, isso é insuficiente para imagens em escala atômica. A combinação dos métodos avançados de microscopia permitiu visualizar materiais em nível atômico.

A inovação consistiu em usar uma ponta de prata sob iluminação a laser visível em um microscópio de força atômica sem contato. A ponta oscila para lá e para cá com uma amplitude entre 0,5 e 1 nm. Isso permitiu criar uma cavidade plasmônica, um campo de luz confinada em um volume minúsculo (1 nm³), permitindo obter um contraste óptico detalhado na escala de ângstrom.

A capacidade de obter imagens de características como defeitos atômicos e estruturas em nanoescala com tanta precisão abre novas possibilidades para a engenharia óptica e a ciência dos materiais.