Capturando o invisível: o revolucionário microscópio eletrônico que congela elétrons em movimento

São PauloCientistas da Universidade do Arizona desenvolveram o microscópio eletrônico mais rápido do mundo. Este novo equipamento é capaz de capturar imagens de elétrons em movimento. Como os elétrons se movem extremamente rápido, poder observá-los em tempo real representa um grande avanço. Espera-se que essa tecnologia revolucione diversas áreas de estudo, incluindo física, química e ciência dos materiais.

Principais características do novo microscópio incluem:

• Geração de pulsos de elétrons em attosegundos
• Resolução temporal aprimorada
• Sincronização dos pulsos de bombeio e de modulação óptica

Microscópios eletrônicos tradicionais são potentes, mas não conseguiam capturar o rápido movimento dos elétrons. Nos anos 2000, os microscópios eletrônicos ultrarrápidos foram introduzidos para melhorar isso, utilizando rajadas rápidas de elétrons. No entanto, esses microscópios só conseguiam criar uma série de pulsos e frequentemente perdiam mudanças importantes que ocorriam entre esses intervalos.

Microscópio ultrarrápido desenvolvido na U of A gera pulsos de elétrons em attossegundos

O novo microscópio desenvolvido por pesquisadores da U of A cria um pulso de elétrons extremamente rápido, durando apenas um attossegundo, que é um quintilhonésimo de segundo. Esse curto pulso pode manter um elétron parado para obter uma imagem nítida.

Cientistas dividem um laser potente em três partes: um pulso de elétrons rápido e dois pulsos de luz extremamente curtos. O primeiro pulso de luz, chamado de pulso de excitação, adiciona energia à amostra, provocando mudanças nos elétrons. O segundo pulso de luz, conhecido como pulso de sincronização óptica, ajuda a criar um breve momento para gerar um pulso de elétrons muito rápido. Ao coordenar esses pulsos, os pesquisadores garantem que o pulso de elétrons examine a amostra exatamente no momento certo.

Baseando-se nos avanços de Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L'Huillier, que criaram o primeiro pulso de radiação ultravioleta extremamente curto medido em attossegundos, a equipe da Universidade do Arizona agora aprimorou a precisão temporal da microscopia eletrônica para um nível sem precedentes.

Este avanço tecnológico possui impactos amplos. Para físicos, ele oferece novas maneiras de estudar comportamentos quânticos e o movimento dos elétrons em diversos materiais. Químicos agora podem observar reações químicas em seu nível mais básico, o que pode levar a novas descobertas sobre como as reações funcionam e a criação de melhores catalisadores. Na bioengenharia, a capacidade de visualizar os movimentos dos elétrons pode inspirar novas ideias em engenharia de materiais e biomolecular. Cientistas de materiais obterão uma compreensão mais profunda das propriedades e comportamentos dos materiais avançados, ajudando na criação de substâncias mais fortes e eficientes.

Essa tecnologia permite que os cientistas observem detalhes em nível atômico que nunca antes foram visíveis. Ela não só auxilia na pesquisa básica, como também abre novas aplicações práticas em diversos campos científicos e industriais.