p Pela primeira vez, os cientistas capturaram imagens da dinâmica do elétron terahertz de uma superfície semicondutora na escala atômica. O experimento bem-sucedido indica um futuro brilhante para o subcampo novo e de rápido crescimento denominado microscopia de tunelamento de varredura terahertz (THz-STM), iniciado pela Universidade de Alberta, no Canadá. O THz-STM permite que os pesquisadores visualizem o comportamento do elétron em escalas de tempo extremamente rápidas e explorem como esse comportamento muda entre os diferentes átomos. p "Podemos essencialmente ampliar para observar processos muito rápidos com precisão atômica e em escalas de tempo super rápidas, "diz Vedran Jelic, Aluno de doutorado na Universidade de Alberta e autor principal do novo estudo. "THz-STM nos fornece uma nova janela para o nanomundo, permitindo-nos explorar processos ultrarrápidos na escala atômica. Estamos falando de um picossegundo, ou um milionésimo milionésimo de segundo. É algo que nunca foi feito antes. "

p Jelic e seus colaboradores usaram seu microscópio de tunelamento de varredura (STM) para capturar imagens de átomos de silício por varredura raster de uma ponta muito afiada na superfície e registrando a altura da ponta conforme segue as ondulações atômicas da superfície. Embora o STM original possa medir e manipular átomos individuais - pelos quais seus criadores ganharam o Prêmio Nobel em 1986 - ele o faz usando eletrônica com fio e, em última análise, é limitado em velocidade e, portanto, resolução de tempo.

p Os lasers modernos produzem pulsos de luz muito curtos que podem medir uma ampla gama de processos ultrarrápidos, mas normalmente em escalas de comprimento limitadas pelo comprimento de onda da luz em centenas de nanômetros. Muito esforço foi despendido para superar os desafios de combinar lasers ultrarrápidos com microscopia ultrapequena. Os cientistas da Universidade de Alberta enfrentaram esses desafios trabalhando em uma faixa de frequência terahertz exclusiva do espectro eletromagnético que permite a implementação sem fio. Normalmente, o STM precisa de uma tensão aplicada para operar, mas Jelic e seus colaboradores são capazes de conduzir seu microscópio usando pulsos de luz. Esses pulsos ocorrem em escalas de tempo muito rápidas, o que significa que o microscópio é capaz de ver eventos realmente rápidos.

p Ao incorporar o THz-STM em uma câmara de vácuo ultra-alto, livre de qualquer contaminação externa ou vibração, eles são capazes de posicionar com precisão sua ponta e manter uma superfície perfeitamente limpa enquanto visualiza a dinâmica ultrarrápida dos átomos nas superfícies. O próximo passo é colaborar com outros cientistas de materiais e criar imagens de uma variedade de novas superfícies em nanoescala que podem um dia revolucionar a velocidade e a eficiência da tecnologia atual, variando de células solares a processamento de computador.

p "A microscopia de varredura por tunelamento Terahertz está abrindo a porta para um regime inexplorado na física, "conclui Jelic, que está estudando no Ultrafast Nanotools Lab com o professor da Universidade de Alberta, Frank Hegmann, um especialista mundial em ciência terahertz ultrarrápida e nanofísica.

p Suas descobertas, "Controle terahertz ultrarrápido de correntes extremas de túnel por meio de átomos individuais em uma superfície de silício, "apareceu na edição de 20 de fevereiro da Física da Natureza .