Não são reprises de "The Jetsons", mas os pesquisadores que trabalham no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia desenvolveram uma nova técnica de microscopia que usa um processo semelhante a como uma velha televisão de tubo produz uma imagem - catodoluminescência - para recursos de imagem em nanoescala. Combinando as melhores características da microscopia óptica e eletrônica de varredura, o rápido, versátil, e a técnica de alta resolução permite aos cientistas visualizar características de superfície e subsuperfície potencialmente tão pequenas quanto 10 nanômetros de tamanho.

A nova técnica de microscopia, descrito no jornal AIP Advances , usa um feixe de elétrons para excitar uma matriz especialmente projetada de pontos quânticos, fazendo com que eles emitam luz visível de baixa energia muito perto da superfície da amostra, explorando os chamados efeitos de luz de "campo próximo". Ao correlacionar os efeitos locais desta luz emitida com a posição do feixe de elétrons, imagens espaciais desses efeitos podem ser reconstruídas com resolução em escala nanométrica.

A técnica foge perfeitamente de dois problemas na microscopia em nanoescala, o limite de difração que restringe microscópios ópticos convencionais a resoluções não melhores do que cerca de metade do comprimento de onda da luz (cerca de 250 nm para luz verde), e as energias relativamente altas e os requisitos de preparação de amostra da microscopia eletrônica que são destrutivos para espécimes frágeis como o tecido.

Pesquisador do NIST Nikolai Zhitenev, um co-desenvolvedor da técnica, teve a ideia, há alguns anos, de usar um revestimento de fósforo para produzir luz para imagens ópticas de campo próximo, mas na hora, não havia fósforo disponível que fosse fino o suficiente. Fósforos espessos fazem com que a luz divirta, limitando severamente a resolução da imagem. Isso mudou quando os pesquisadores do NIST se uniram a pesquisadores de uma empresa que constrói pontos quânticos altamente projetados e otimizados para aplicações de iluminação. Os pontos quânticos potencialmente poderiam fazer o mesmo trabalho que um fósforo, e ser aplicado em um revestimento homogêneo e espesso o suficiente para absorver todo o feixe de elétrons, ao mesmo tempo que é suficientemente fino para que a luz produzida não tenha que viajar muito para a amostra.

O esforço colaborativo descobriu que os pontos quânticos, que têm um design único de núcleo-casca, produziu com eficiência fótons de baixa energia no espectro visível quando energizado com um feixe de elétrons. Uma potencial fonte de luz de filme fino disponível, o grupo desenvolveu um processo de deposição para ligá-los às amostras como um filme com espessura controlada de aproximadamente 50 nm.

Muito parecido com uma velha televisão de tubo, onde um feixe de elétrons se move sobre uma tela de fósforo para criar imagens, a nova técnica funciona examinando um feixe de elétrons sobre uma amostra que foi revestida com os pontos quânticos. Os pontos absorvem a energia dos elétrons e a emitem como luz visível que interage com a superfície sobre a qual foi revestida e penetra nela. Depois de interagir com a amostra, os fótons espalhados são coletados usando um fotodetector bem próximo, permitindo que uma imagem seja construída. A primeira demonstração da técnica foi usada para criar imagens da nanoestrutura natural do próprio fotodetector. Como a fonte de luz e o detector estão tão próximos da amostra, o limite de difração não se aplica, e objetos muito menores podem ser visualizados.

"Inicialmente, nossa pesquisa foi impulsionada pelo nosso desejo de estudar como a falta de homogeneidade na estrutura da fotovoltaica policristalina pode afetar a conversão da luz solar em eletricidade e como esses dispositivos podem ser melhorados, "diz Heayoung Yoon, o autor principal do artigo. "Mas rapidamente percebemos que essa técnica também poderia ser adaptada a outros regimes de pesquisa, mais notavelmente imagiologia para amostras biológicas e celulares, amostras úmidas, amostras com superfícies ásperas, bem como fotovoltaicos orgânicos. Estamos ansiosos para tornar esta técnica disponível para a comunidade de pesquisa em geral e ver os resultados. "