Esquema do microscópio de força atômica colorida. Crédito:2017 Hideki Kawakatsu, Laboratório Kawakatsu, Instituto de Ciência Industrial, A Universidade de Tóquio.
Um grupo de pesquisa francês e japonês desenvolveu uma nova maneira de visualizar o mundo atômico, transformando dados digitalizados por um microscópio de força atômica em imagens em cores claras. O método recém-desenvolvido, que permite a observação de materiais e substâncias como ligas, semicondutores, e compostos químicos em um tempo relativamente curto, promete ser amplamente utilizado na pesquisa e desenvolvimento de superfícies e dispositivos.
Moléculas e átomos individuais são muito menores do que os comprimentos de onda da luz que podemos ver. A visualização dessas estruturas minúsculas requer instrumentos especiais que geralmente fornecem representações em preto e branco das posições dos átomos. Os microscópios de força atômica (AFMs) estão entre as ferramentas mais poderosas disponíveis para sondar superfícies em escala atômica. Uma ponta em nanoescala movendo-se sobre uma superfície pode não apenas fornecer todos os tipos de informações sobre as posições físicas dos átomos, mas também fornecer dados sobre suas propriedades químicas e comportamento. Contudo, muitas dessas informações são perdidas quando os sinais AFM são processados.
Agora, pesquisadores centrados no Instituto de Ciência Industrial da Universidade de Tóquio (IIS), liderado pelo professor Hideki Kawakatsu, criaram uma nova maneira de operar AFMs e visualizar os dados para extrair informações estruturais e químicas de forma clara, imagens coloridas. Essas descobertas foram publicadas recentemente em Cartas de Física Aplicada .
"AFM é uma técnica extremamente versátil e nossa abordagem de vincular a altura da ponta do AFM à parte inferior da curva de frequência nos permitiu realizar medições ao mesmo tempo, mas sem o risco de perder informações da superfície, "autor principal do estudo, Pierre Etienne Allain, um pesquisador de pós-doutorado LIMMS / CNRS-IIS, diz.
Exemplo de átomos de silício representados em cores. Crédito:2017 Hideki Kawakatsu, Laboratório Kawakatsu, Instituto de Ciência Industrial, A Universidade de Tóquio.
As pessoas geralmente realizam medições de AFM mantendo a ponta do AFM em uma altura fixa enquanto medem as mudanças em suas vibrações à medida que interage com a superfície. Alternativamente, é possível mover a ponta do AFM para cima e para baixo para que a frequência das vibrações permaneça a mesma. Ambas as abordagens têm suas vantagens, mas também trazem desvantagens, pois podem consumir muito tempo, e o outro pode resultar em perda de informações.
Os pesquisadores liderados pelo IIS desenvolveram uma maneira de mover a ponta do AFM e transformar os dados para que a ponta fique acima da superfície em uma posição onde a frequência vibracional é fortemente influenciada pela superfície.
Outro benefício desta abordagem é que o modelo produz três variáveis, a que os pesquisadores atribuíram as cores vermelhas, azul, e verde, respectivamente, permitindo assim a produção de imagens coloridas. Eles também testaram com sucesso seu método em uma superfície de silício.
"Se as cores da imagem forem iguais, podemos dizer que os sinais vêm do mesmo tipo de átomo e arredores, "O co-autor e pesquisador de pós-doutorado Denis Damiron diz." Esta nova maneira de representar informações químicas e físicas complexas de uma superfície poderia nos permitir sondar os movimentos e comportamento dos átomos em detalhes sem precedentes. "
