Uma visita ao optometrista geralmente envolve tomografia de coerência óptica. Este processo de imagem usa radiação infravermelha para penetrar nas camadas da retina e examiná-la mais de perto em três dimensões, sem ter que tocar o olho. Isso permite que os oftalmologistas diagnosticem doenças como o glaucoma sem qualquer intervenção física. Contudo, este método teria um potencial ainda maior para a ciência se um comprimento de onda de radiação mais curto fosse usado, permitindo assim uma resolução mais alta da imagem. Os físicos da Friedrich Schiller University Jena (Alemanha) conseguiram exatamente isso e relataram seus resultados de pesquisa na última edição da revista especializada Optica .

Primeira tomografia de coerência XUV em escala de laboratório

Pela primeira vez, os físicos universitários usaram radiação ultravioleta extrema (XUV) para este processo, que foi gerado em seu próprio laboratório, e, assim, eles foram capazes de realizar a primeira tomografia de coerência XUV em escala de laboratório. Esta radiação tem um comprimento de onda entre 20 e 40 nanômetros, do qual é, portanto, apenas um pequeno passo para o alcance dos raios-X. "Equipamentos de grande porte, ou seja, aceleradores de partículas, como o Elektronen-Synchotron alemão em Hamburgo, são geralmente necessários para gerar radiação XUV, "diz Silvio Fuchs, do Instituto de Óptica e Eletrônica Quântica da Universidade de Jena." Isso torna esse método de pesquisa muito complexo e caro, e disponível apenas para alguns pesquisadores. "

Os físicos de Jena já demonstraram este método em grandes instalações de pesquisa, mas agora eles o aplicaram em uma escala menor. Nesta abordagem, eles focam um ultracurto, laser infravermelho muito intenso em um gás nobre, por exemplo, argônio ou néon. “Os elétrons do gás são acelerados por meio de um processo de ionização, "explica Fuchs." Eles então emitem a radiação XUV. "É verdade que este método é ineficiente, já que apenas uma milionésima parte da radiação laser é realmente transformada do infravermelho para a faixa ultravioleta extrema, mas essa perda pode ser compensada pelo uso de fontes de laser muito poderosas. "É um cálculo simples - quanto mais colocamos, quanto mais saímos, "acrescenta Fuchs.

Fortes contrastes de imagem são produzidos

A vantagem da tomografia de coerência XUV é que, além da resolução muito alta, a radiação interage fortemente com a amostra, porque diferentes substâncias reagem de maneira diferente à luz. Alguns absorvem mais luz e outros menos. Isso produz fortes contrastes nas imagens, que fornecem aos pesquisadores informações importantes, por exemplo, em relação à composição do material do objeto que está sendo examinado.

"Por exemplo, criamos imagens tridimensionais de chips de silício de uma forma não destrutiva em que podemos distinguir claramente o substrato de estruturas consistindo de outros materiais, "diz Silvio Fuchs." Se este procedimento fosse aplicado em biologia - para investigação de células, por exemplo, que é um dos nossos objetivos - não seria necessário colorir as amostras, como é prática normal em outros métodos de microscopia de alta resolução. Elementos como carbono, o oxigênio e o nitrogênio forneceriam o contraste. "

Antes que isso seja possível, Contudo, os físicos da Universidade de Jena ainda têm algum trabalho a fazer. "Com as fontes de luz que temos no momento, podemos alcançar uma resolução de profundidade de até 24 nanômetros. Embora isso seja suficiente para produzir imagens de pequenas estruturas, por exemplo em semicondutores, os tamanhos de estrutura dos chips atuais em alguns casos já são menores. Contudo, com novo, lasers ainda mais poderosos, deve ser possível, no futuro, atingir uma resolução de profundidade de pelo menos três nanômetros com este método, "observa Fuchs." Em princípio, mostramos que é possível usar este método em escala de laboratório. "

O objetivo a longo prazo é desenvolver um dispositivo de baixo custo e fácil de usar combinando o laser com o microscópio, o que permitiria à indústria de semicondutores ou laboratórios biológicos usar essa técnica de imagem com facilidade.