p Os físicos da UC San Diego desenvolveram um novo tipo de microscópio de raios-X que pode penetrar profundamente em materiais como a fabulosa visão de raios-X do Super-Homem e ver detalhes minuciosos na escala de um único nanômetro, ou um bilionésimo de metro. p Mas isso não é tudo. O que é incomum sobre este novo, nanoescala, O microscópio de raios-X é que as imagens não são produzidas por uma lente, mas por meio de um poderoso programa de computador.

p Os cientistas relatam em um artigo publicado na primeira edição online desta semana do Proceedings of the National Academy of Sciences que este programa de computador, ou algoritmo, é capaz de converter os padrões de difração produzidos pelos raios-X refletidos nas estruturas em nanoescala em imagens resolvíveis.

p "A matemática por trás disso é um tanto complicada, "disse Oleg Shpyrko, um professor assistente de física na UC San Diego que chefiou a equipe de pesquisa. “Mas o que fizemos foi mostrar que, pela primeira vez, podemos criar imagens de domínios magnéticos com precisão nanométrica. Em outras palavras, podemos ver a estrutura magnética em nível de nanoescala sem usar lentes. "

p Uma aplicação imediata deste microscópio de raios-X sem lentes é o desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de dados para computadores que podem conter mais memória.

p "Isso ajudará na pesquisa em unidades de disco rígido, onde os bits magnéticos de dados na superfície do disco têm atualmente apenas 15 nanômetros de tamanho, "disse Eric Fullerton, co-autor do artigo e diretor do Center for Magnetic Recording Research da UC San Diego. "Esta nova capacidade de gerar imagens diretamente dos bits será inestimável à medida que nos empenharmos para armazenar ainda mais dados no futuro."

p O desenvolvimento também deve ser imediatamente aplicável a outras áreas da nanociência e nanotecnologia.

p "Para avançar a nanociência e a nanotecnologia, temos que ser capazes de entender como os materiais se comportam em nanoescala, "disse Shpyrko." Queremos ser capazes de fazer materiais de uma forma controlada para construir dispositivos magnéticos para armazenamento de dados ou, em biologia ou química, ser capaz de manipular matéria em nanoescala. E para fazer isso temos que ser capazes de ver em nanoescala. Essa técnica permite que você faça isso. Ele permite que você examine os materiais com raios-X e veja detalhes em nanoescala. "

p "Porque não há lentes no caminho, colocar um ímã volumoso ao redor da amostra ou adicionar equipamento para alterar o ambiente da amostra de alguma outra forma durante a medição é muito mais fácil com este método do que se tivéssemos que usar uma lente, "Shpyrko acrescentou.

p Ashish Tripathi, um estudante de graduação no laboratório de Shpyrko, desenvolveu o algoritmo que servia como lente do microscópio de raios-X. Funcionou, em princípio, um pouco como o programa de computador que tornou as imagens inicialmente borradas do Telescópio Espacial Hubble, que foi causado por uma aberração esférica no espelho do telescópio antes que o telescópio fosse reparado no espaço. Um conceito semelhante é empregado por astrônomos que trabalham em telescópios terrestres que usam óptica adaptativa, espelhos móveis controlados por computadores, para eliminar as distorções em suas imagens da luz cintilante das estrelas movendo-se pela atmosfera.

p Mas a técnica desenvolvida por Tripathi era inteiramente nova. "Houve muita simulação envolvida no desenvolvimento; foi muito trabalhoso, "disse Shpyrko.

p Para testar a capacidade de seu microscópio de penetrar e resolver detalhes em nanoescala, os físicos fizeram um filme em camadas composto dos elementos gadolínio e ferro. Esses filmes estão agora sendo estudados na indústria de tecnologia da informação para desenvolver maior capacidade, menor, e memória de computador e unidades de disco mais rápidas.

p "Ambos são materiais magnéticos e se você combiná-los em uma estrutura, eles formam espontaneamente domínios magnéticos em nanoescala, "Shpyrko." Na verdade, eles se auto-montam em faixas magnéticas.

p Sob o microscópio de raios-X, o filme de ferro e gadolínio em camadas se parece com uma sobremesa de baklava que se enruga magneticamente para formar uma série de domínios magnéticos, que aparecem como redemoinhos repetidos das cristas nas impressões digitais. Ser capaz de resolver esses domínios em nanoescala pela primeira vez é extremamente importante para engenheiros de computação que buscam empilhar mais dados em discos rígidos cada vez menores.

p Como os materiais são feitos com domínios magnéticos cada vez menores, ou padrões de impressão digital cada vez mais finos, mais dados podem ser armazenados em um espaço menor dentro de um material. "A maneira como podemos fazer isso é diminuir o tamanho dos bits magnéticos, "Shpyrko disse.

p A técnica também deve encontrar muitos outros usos fora da engenharia da computação.

p "Ajustando a energia do raio-X, também podemos usar a técnica para observar diferentes elementos dentro dos materiais, que é muito importante na química, "acrescentou." Em biologia, pode ser usado para vírus de imagem, células e diferentes tipos de tecidos com uma resolução espacial que é melhor do que a resolução disponível usando a luz visível. "

p Os cientistas usaram a Fonte Avançada de Fótons, a fonte mais brilhante de raios-X coerentes no hemisfério ocidental, no Laboratório Nacional de Argonne da Universidade de Chicago, perto de Chicago, para conduzir seu projeto de pesquisa, que foi financiado pelo Departamento de Energia dos EUA. Além de Tripathi, Shpyrko e Fullerton, professor de engenharia elétrica e de computação na UC San Diego, outros co-autores do artigo incluem os alunos de pós-graduação em física da UC San Diego, Jyoti Mohanty, Sebastian Dietze e Erik Shipton, bem como os físicos Ian McNulty e SangSoo Kim no Laboratório Nacional de Argonne.