p (PhysOrg.com) - Enquanto ele adapta um dos melhores instrumentos de imagem do mundo para enfrentar um dos desafios mais desconcertantes da ciência, Tom Flores sente que está jogando um jogo microscópico de Cadê Wally. p Nos livros infantis de Martin Handford, os leitores debruçam-se sobre as ilustrações repletas de centenas de pessoas em busca de Wally e sua camisa listrada de vermelho e branco, sua marca registrada.

p Flores, um júnior com especialização em física, está em busca de algo mais elusivo - o minúsculo nanotubo de carbono.

p Os nanotubos de carbono medem de 1 a 5 nanômetros de diâmetro. Um nanômetro é um bilionésimo de um metro, ou entre um décimo milésimo e cem milésimo da espessura de um cabelo humano.

p Com força incomparável, rigidez e dureza, e razões de comprimento para diâmetro de até milhões para um, Os CNTs têm potencial na medicina, energia e muitas outras aplicações.

p Mas seu tamanho infinitesimal torna difícil encontrar e observar CNTs. Enquanto Wally se esconde atrás das pessoas, CNTs se escondem entre saliências, nicks, partículas de poeira e outras imperfeições em uma lâmina de microscópio. Eles revelam sua presença emitindo luz infravermelha quando uma fonte de luz é direcionada a eles.

p Um plano de foco ultrafino

p Flores começou a estudar CNTs na primavera passada com Slava Rotkin, professor associado de física, e continuou no verão passado no programa de Experiência de Pesquisa para Graduados do departamento de física. Financiado pela National Science Foundation, o programa permite que os alunos façam um estágio remunerado de 10 semanas ao lado de um membro do corpo docente.

p Programa REU de Lehigh, com mais de duas décadas de financiamento NSF, é um dos mais antigos do país. Nos últimos cinco anos, uma média de 25 a 28 alunos, cerca de um terço de Lehigh, participaram do estágio.

p Flores e dois alunos de pós-graduação - Massooma Pirbhai e Tetyana Ignatova - estudam CNTs com um NTEGRA-Spectra feito sob medida recentemente adquirido por Rotkin e Richard Vinci, professor de ciência e engenharia de materiais. O instrumento emparelha um microscópio óptico com um microscópio de força atômica (AFM), cuja sonda em forma de agulha varre uma superfície e registra suas características topográficas.

p Flores e seus colegas combinam AFM com uma técnica de imagem óptica chamada fluorescência de reflexão interna total.

p “TIRF é uma forma de fotoluminescência, ”Diz Flores. “Você excita um objeto para que emita luz, que fornece informações sobre o objeto e suas propriedades.

p “O TIRF pode excitar um objeto em um plano extremamente fino. Nós estudamos CNTs de parede simples, que têm 1 nm de diâmetro. Nosso plano de foco deve ser muito fino; se não, obtemos luminescência de impurezas perto de nossa amostra. ”

p Uma integração única de técnicas de microscopia

p Flores usa a ponta da sonda AFM para localizar a posição dos CNTs em uma amostra.

p “Produzimos uma imagem topográfica AFM que nos mostra onde precisamos nos concentrar. A resolução dessa imagem é limitada apenas pelo diâmetro da ponta. Isso é muito melhor do que você pode fazer com uma sonda óptica.

p “Nosso projeto é como um jogo de Where’s Waldo. Estamos tentando encontrar um pequeno objeto em uma amostra gigante. Temos que combinar as informações do AFM sobre as características físicas - forma e tamanho - com as informações fornecidas pelo TIRF sobre como a luz interage com a amostra. ”

p Apenas um outro grupo de pesquisa nos EUA, diz Flores, integra AFM e TIRF em uma configuração exatamente igual à de Lehigh. Combinar as duas técnicas requer desenvoltura. Para obter o foco e a iluminação ideais, Flores e seus colegas tiveram que modificar o estágio da amostra e as lentes do microscópio óptico.

p “Nosso objetivo geral é encontrar e examinar CNTs e caracterizar suas propriedades para que os engenheiros possam encontrar aplicações para eles.

p “Ainda não temos imagens de CNTs, mas produzimos imagens de contas de polietileno com corantes que emitem luz em vários comprimentos de onda.

p “Portanto, sabemos que nosso sistema está funcionando.”