Uma nova técnica que combina microscopia eletrônica e tecnologia a laser permite a modelagem arbitrária e programável de feixes de elétrons. Ele pode potencialmente ser usado para otimizar a óptica eletrônica e para microscopia eletrônica adaptativa, maximizando a sensibilidade e minimizando os danos induzidos pelo feixe. Essa tecnologia fundamental e disruptiva já foi demonstrada por pesquisadores da Universidade de Viena e da Universidade de Siegen. Os resultados são publicados na Revisão Física X .
Quando a luz passa por um material turbulento ou denso, por exemplo, a atmosfera da Terra ou um tecido de um milímetro de espessura, as tecnologias de imagem padrão apresentam limitações significativas na qualidade da imagem. Os cientistas, portanto, colocam espelhos deformáveis ​​no caminho óptico do telescópio ou microscópio, que anulam os efeitos indesejados. Essa chamada óptica adaptativa levou a muitos avanços na astronomia e na imagem de tecidos profundos.

No entanto, este nível de controle ainda não foi alcançado em óptica eletrônica, embora muitas aplicações em ciência de materiais e biologia estrutural o exijam. Na óptica eletrônica, os cientistas usam feixes de elétrons em vez de luz para criar imagens de estruturas com resolução atômica. Normalmente, campos eletromagnéticos estáticos são usados ​​para direcionar e focalizar os feixes de elétrons.

No novo estudo, pesquisadores da Universidade de Viena (da Faculdade de Física e dos Laboratórios Max Perutz) e da Universidade de Siegen mostraram que é possível desviar feixes de elétrons quase arbitrariamente usando campos de luz moldados de alta intensidade, que repelem os elétrons. Kapitza e Dirac previram este efeito pela primeira vez em 1933, e as primeiras demonstrações experimentais (Bucksbaum et al., 1988, Freimund et al., 2001) tornaram-se possíveis com o advento dos lasers pulsados ​​de alta intensidade.

O experimento baseado em Viena agora faz uso de nossa capacidade de moldar a luz. Um pulso de laser é moldado por um modulador de luz espacial e interage com um feixe de elétrons pulsado sincronizado de contrapropagação em um microscópio eletrônico de varredura modificado. Isso permite imprimir mudanças de fase transversais sob demanda para a onda de elétrons, permitindo um controle sem precedentes sobre os feixes de elétrons.

O potencial desta tecnologia inovadora é demonstrado pela criação de lentes eletrônicas convexas e côncavas e pela geração de complexas distribuições de intensidade eletrônica. Conforme apontado pelo principal autor do estudo, Marius Constantin Chirita Mihaila:"Estamos escrevendo com o feixe de laser na fase transversal da onda de elétrons. Nossos experimentos abrem caminho para a formação de frentes de onda em microscópios eletrônicos pulsados ​​com milhares de pixels programáveis . No futuro, partes de seu microscópio eletrônico podem ser feitas de luz."

Em contraste com outras tecnologias concorrentes de modelagem de elétrons, o esquema é programável e evita perdas, espalhamento inelástico e instabilidades devido à degradação dos elementos de difração do material. Thomas Juffmann, chefe do grupo da Universidade de Viena, acrescenta:"Nossa técnica de modelagem permite correção de aberrações e imagens adaptativas em microscópios eletrônicos pulsados. Ela pode ser usada para ajustar seu microscópio às amostras que você estuda para maximizar a sensibilidade". + Explorar mais

Um novo método para formar uma lente para microscópios eletrônicos de resolução atômica