Partículas de monmorilonita, cortado para revelar que um deles é oco.
A maravilha da ciência muitas vezes vem das possibilidades infinitas abertas por cada descoberta sucessiva e as descobertas inesperadas que daí resultam. Cientistas da Universidade de Bristol agora têm uma nova ferramenta que renderá ainda mais níveis de informação sem precedentes - e, o que é crucial, sem perturbar o natural, estado físico do objeto sob escrutínio.
Nos últimos meses, os físicos do Centro de Análise de Interface de Bristol competiram por tempo no instrumento de feixe duplo, que como diretor do centro, Dr. Tom Scott diz, “Abre a chave para um mundo totalmente novo”.
Até agora, ela produziu centenas de imagens que são tão belas quanto reveladoras, e os do IAC estão ansiosos para ver o que mais o dualbeam pode fazer, trabalhar com colegas de toda a universidade para se aprofundar em todos os assuntos, de diamantes a orelhas de inseto.
O feixe duplo olha para estruturas de superfície com uma resolução de menos de um nanômetro - o equivalente a dez milionésimos da espessura de um cabelo humano. A resolução das imagens produzidas é de apenas um nanômetro, que está além do minúsculo, dado que leva 1, 000 nanômetros para fazer um mícron, e 1, 000 mícrons constituem um único milímetro.
O feixe duplo é assim chamado porque opera usando dois sistemas - um feixe de íons focado (FIB) e um microscópio eletrônico de varredura com emissão de campo de alta especificação (SEM). Ele opera usando íons de gálio derivados de uma fonte de íons de metal líquido que são direcionados à superfície em um feixe rigidamente controlado no qual átomos individuais viajam a velocidades de até um milhão de milhas por hora. O feixe de íons pode ser controlado com precisão para remover material de áreas bem definidas - essencialmente realizando micro e até nanocirurgia em quase qualquer material.
Um nanofio feito com moagem de feixe de íons para aplicações de detecção de gás. Também parece uma versão em pequena escala da ponte pênsil de Clifton.
Ao contrário de outras técnicas usadas para dissecar materiais, o dualbeam pode extrair informações e capturar imagens sem causar nenhum dano detectável, exceto em uma área minúscula. Também pode depositar materiais como ouro e platina, conhecido por sua condutividade, na estrutura da superfície, fornecendo insights sobre a composição e o comportamento dos materiais.
Para físicos em busca de poços quânticos, biólogos examinando a estrutura das membranas nas orelhas dos grilos, e engenheiros interessados em compreender a nanoestrutura de ligas exóticas, o dualbeam parece conter a chave do sucesso.
“Torna possíveis coisas que antes eram consideradas impossíveis, está no cerne do que torna a ciência bela, ”Diz o Dr. Scott. “Ele pode fazer as coisas de uma maneira tão precisamente definida com um grau de precisão tão alto que é realmente incrível. Na verdade, é difícil compreender o quão pequena escala essa coisa funciona. ”
Algumas das propostas de projeto em consideração que fariam uso do feixe duplo incluem um exame das orelhas dos grilos árvores indianos, onde o feixe duplo pode ser usado para cortar e visualizar reconstruções em três dimensões de orelhas de grilo. As descobertas podem, em última análise, informar os avanços médicos em aparelhos auditivos para humanos.
Outra envolve o exame dos materiais usados para construir usinas nucleares. A taxa com que envelhecem, e os resultados produzidos ao fazê-lo, é uma preocupação séria. Um exame mais detalhado da microestrutura dos aços inoxidáveis, e os processos pelos quais eles acomodam a tensão quando afetados por ciclos térmicos em usinas de energia, produziria informações significativas sobre os riscos potenciais de falha que poderiam ser posteriormente protegidos no projeto da próxima geração de usinas.
O feixe duplo também pode ser usado em criptografia quântica, para conceber formas de transmitir mensagens de uma forma que seja resistente a tentativas de acessar a fonte, usando emissores construídos a partir de uma única fonte de luz fotônica tão pequena e tão intrincadamente codificada que é virtualmente indetectável.
Em bioquímica, pesquisadores estão procurando fazer atuadores - "sanduíches de ouro" com um enchimento de polímero que poderia nadar através da corrente sanguínea, coleta de informações que poderiam ser usadas para informar abordagens médicas para doenças humanas.
Dissecar e reconstruir estruturas em três dimensões pode levar uma questão de minutos ou horas, dependendo do volume do material sob escrutínio. O dualbeam também possui uma capacidade de automação que permite aos pesquisadores programá-lo para realizar tarefas operacionais, liberando-os para continuar com outra coisa. O Dr. Scott o compara a um auxiliar de cozinha multifacetado:“Esta máquina basicamente faz todo o corte e os cubos, deixando você se concentrar em fazer uma refeição realmente fantástica. ”
Dr. Scott está ansioso para buscar outras colaborações que irão testar os limites de cada disciplina e colocar os materiais e esta nova ferramenta em seu ritmo:“O instrumento dualbeam é um exemplo claro do compromisso da Universidade com desenvolvimentos inovadores em pesquisa. Se quisermos ser os líderes no Reino Unido e internacionalmente em termos de pesquisa, precisamos expandir os limites do que é tecnicamente possível, e este novo equipamento certamente nos permitirá fazer isso. ”
