Conforme nossos aparelhos diminuem, menores ficam os materiais dos quais eles são feitos. E isso significa que precisamos ver eles de perto. Bem de perto. Um novo microscópio eletrônico estreado no laboratório SuperSTEM, da Inglaterra, transmite imagens em uma resolução sem precedentes, revelando cada átomo de um objeto.

O SuperSTEM é financiado pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciência (EPSRC) e possui três microscópios eletrônicos disponíveis para o uso de cientistas ingleses. O mais moderno deles foi inaugurado no mês passado: um Microscópio Eletrônico de Transmissão Nion Hermes de £3,7 milhões que, segundo o EPSRC, é um dos três únicos exemplares existentes em todo o mundo. Esse microscópio exibe imagens um milhão de vezes menores do que um fio de cabelo.

Uma nano-fissura em um diamante. A SuperSTEM foi utilizada para explicar a origem da cor marrom dos diamantes puros. Crédito: I Godfrey (Laboratório SuperSTEM, Universidade de Manchester)

“Basicamente, podemos observar materiais ou qualquer outra coisa que colocamos no microscópio, chegando até a escala atômica”, disse Quentin Ramasse, diretor do laboratório SuperSTEM. “Assim, podemos observar átomos específicos e colunas atômicas.”

Isso ocorre porque os microscópios elétricos usam um feixe de elétrons, ao contrário do tradicional feixe de fótons utilizado em microscópios comuns. Como os elétrons tem um comprimento de onda menor do que os fótons, o resultado é uma imagem mais aproximada e com uma resolução melhor.

Uma micrografia HAADF de um precipitado rico em cobre e prata em uma liga de base de alumínio. Crédito: F S Hage, D M Kepaptsoglou, Q M Ramasse, Laboratório SuperSTEM S Wenner (Universidade Técnica Nacional da Noruega, Trondheim)

Porque alguém iria querer ver algo tão de perto? A resposta mais óbvia, segundo Ramasse, é o processo de miniaturização de nossas tecnologias, que nos obriga a diminuir peças como transistores e semicondutores — “e isso significa que precisamos criar materiais ou componentes muito menores.”

Chegamos ao ponto em que um ou dois átomos de diferença podem mudar radicalmente as propriedades de um material. Vide o fabuloso ​grafeno, uma folha de átomos de carbono bidimensional. Se adicionarmos um átomo aqui ou ali, mudamos o material e o que ele pode fazer. Por isso é importante manter a exatidão de certas estruturas.

Uma micrografia HAADF de uma folha pura e inadulterada de grafeno. Cada pontinho na imagem é um átomo de carbono. Crédito: Q M Ramasse, D M Kepapstoglou, Laboratório SuperSTEM

Um outro projeto da SuperSTEM envolve outro material bidimensional, o dissulfeto de molibdênio. Esse material pode ser utilizado como um catalisador industrial, removendo, por exemplo, o enxofre de combustíveis fósseis. A empresa dinamarquesa Haldor Topsoe utilizou os microscópios eletrônicos para estudar como a reordenação de átomos pode afetar as propriedades catalisadoras.

De certa forma, é tudo uma questão de ver o que está lá.

Uma nanopartícula de disulfeto de molibdênio com apenas um átomo de expessura em uma lâmina de grafite Crédito: Q M Ramasse (LaboratórioSuperSTEM), L Hansen and S Helveg (Haldor Topsoe A/S)

Outros usos podem incluir a área da nanomedicina — Ramasse usou como exemplo a necessidade de checar se uma molécula de algum remédio está suficientemente ligada à nanopartícula que age como veículo de entrega dessa substância, visto que “é essencial ter certeza de que essa ligação é forte o suficiente para não desaparecer dentro do corpo.”

E apesar de seu uso mais óbvio ser na área química, ele afirma que os microscópios também têm usos “menos ortodoxos”, como observar a estrutura cristalina de partículas de poeira cósmica recolhida de meteoritos. Ou seja, uma visão aproximada do que está lá longe.

Tradução: Ananda Pieratti