Tópico: Micro-microscópio será quatro vezes mais preciso que microscópio eletrônico

[Unknown]

Micro-microscópio será quatro vezes mais preciso que microscópio eletrônico



O físico inglês Derek Eastham está desenvolvendo um "micro-microscópio" - um microscópio construído no interior de um chip - que, segundo ele, poderá alcançar resoluções quatro vezes superiores aos melhores microscópios eletrônicos atuais.

"Micro-microscópio"

Em 2006, outro pesquisador criou um "micro-microscópio" óptico (veja Criado um microscópio optofluídico, que não utiliza lentes). Já a proposta do Dr. Eastham é superar em quatro vezes a resolução dos microscópios de varredura eletrônica (SEM - Scanning Electron Microscopes).

Os microscópios SEM utilizam um feixe de elétrons gerado por um filamento de tungstênio, disparados de uma distância de dezenas de centímetros em direção à amostra a ser observada. O micro-SEM substitui o filamento de tungstênio por um único átomo, fixo sobre uma nanopirâmide de ouro no interior do chip.

Resolução quatro vezes maior

O que limita a resolução dos microscópios de varredura eletrônica hoje são as imperfeições existentes nos eletroímãs utilizados para focar esse feixe de elétrons.

Como o feixe de elétrons no micro-SEM é muito mais fino, e deverá percorrer uma distância de apenas 10 micrômetros até atingir a amostra, o pesquisador acredita que poderá atingir resoluções de 0,01 nanômetro. Os microscópios SEM comerciais possuem resoluções típicas de 10 nanômetros, com alguns superavançados atingindo 0,05 nanômetro.

Observação de amostras biológicas

O novo conceito de microscópio eletrônico deverá consumir pouquíssima energia. O alto consumo de energia é um dos maiores responsáveis pelo elevado custo dos microscópios SEM.

Além disso, o baixo nível de energia do feixe de elétrons deverá permitir a observação de estruturas muito delicadas, como proteínas e DNA, que são simplesmente destruídos pelo feixe dos microscópios convencionais.

Como desvantagem, o micro-microscópio eletrônico terá um campo de visão muito mais estreito, o que deverá impedir a geração de imagens tridimensionais.

O pesquisador afirmou que o primeiro protótipo do seu micro-SEM deverá estar pronto em seis meses.

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=micro-microscopio-sera-quatro-vezes-mais-preciso-que-microscopio-eletronico&id=010165080623

[Rhyan]

Vai servir pra ver o que?
E os microscópios atômicos?

[Unknown]

Vai servir pra ver o que?

Do texto:

Além disso, o baixo nível de energia do feixe de elétrons deverá permitir a observação de estruturas muito delicadas, como proteínas e DNA, que são simplesmente destruídos pelo feixe dos microscópios convencionais.

Além disso, esse modelo permitirá estudar certos detalhes que os eletrônicos não conseguem, devido à sua maior resolução.

E os microscópios atômicos?

Continuarão a ser usados normalmente. A existência de um não invalida a do outro.

[Rhyan]

Ah, valeu!

[SnowRaptor]

E os microscópios atômicos?

Os microscópios de força atômica (AFM) e de tunelamento (STM) só funcionam com amostras de materiais condutores de eletricidade. Além disso, seu funcionamento não é muito diferente de uma nano-agulha de vitrola: uma ponta é arrastada a uma distância muito pequena (poucos nanometros) da amostra e a força de repulsão (ou a corrente de tunelamento) que se dá entre a amostra e a ponta é medida e a ponta se move, para cima e para baixo, para manter uma distância mais ou menos constante da amostra. Esses movimentos são registrados e formam a imagem depois de processados.  Além disso, é possível grudar a ponta do AFM em materiais e puxá-los, arrastá-los e reorganizá-los, literalmente reorganizando átomo a átomo. Esse tipo de coisa pode ser feita intencionalmente ou pode acontecer "sem querer" se você tiver vendo amostras de polímeros condutores, por exemplo: eles ficam "em pé" no substrato (equivalente à lâmina dos microscópios ópticos) e podem mudar de orientação, se torcer etc. Por isso, às vezes não é uma boa idéia usar AFM e STM.

Esse SEM tem a vantagem de não interagis mecanicamente com a amostra e a resolução prometida é dez vezes menor que o diâmetro de um átomo e isso significa uma imagem tão ou mais detalhada que a dos microscópios atômicos, com a vantagem da ausência de contato físico.

[Diego]

Agora conseguiremos visualizar um elétron!

[SnowRaptor]

Agora conseguiremos visualizar um elétron!

Na verdade, tudo que a gente sempre enxergou com esses microscópios foram os elétrons.

[Diego]

Mas o princípio da incerteza não nos "proibe" de ver elétrons e afins?

[SnowRaptor]

Mas o princípio da incerteza não nos "proibe" de ver elétrons e afins?

Não.  Ele nos proíbe de medir simultaneamente a posiçào (x,y,z) e o momento (Px, Py, Pz) de um elétron (de qualquer partícula, na verdade) com precisão arbitrária: se sabemos um com grande precisão, o outro será bem impreciso.

É por isso que enxergamos os átomos como "bolinhas" de cerca de 1Å de diâmetro em vez de algo parecido com um "sistema solar" com o núcleo como sol e os elétrons como planetas.

Observe esta imagem, feita por um microscópio de força atômica: http://www.physik.uni-regensburg.de/forschung/giessibl/fjg/imagegallery/afmimages/afm-image-graphite.jpg
A escala dela é tal que a largura da figura tem 20Å e ela representa uma folha de grafeno (o grafite é formado por folhas de grafeno empilhadas)

Observe a estrutura hexagonal e compare com isto:
,
onde cada bolinha representa um átomo de carbono e cada barra é uma ligação aromática. Com isso, você poderá identificar na imagem de AFM onde está cada átomo. Verá também que a imagem mostra coisas onde não tem átomos, mas tem a ligação aromática. A ligação aromática é uma nuvem eletrônica, com 2 elétrons se distribuindo ao redor da linha que liga os dois átomos:



Então, o que você realmente vê na microscopia são os elétrons, mas você nunca verá um elétron parado. Ah, sim. Como não tem uma corrente elétrica de milhares de Ampères correndo do grafeno quando a imagem de AFM foi feita, o momento dos elétrons é bem pequeno, o que significa que a incerteza no momento também é. Pelo princípio da incerteza, a incerteza na posição dos elétrons deve ser grande, e de fato é: você vê que os elétrons e apresentam distribuídos por uma área bem grande (as ligações), obedecendo ao princípio de incerteza.

[Diego]

Valeu pela aula Snow!