p (Phys.org) - Obter a impressão digital em nível atômico de um material exige muito mais do que apenas um pouco de tinta. p Ao combinar os recursos de análise de raios-X e microscopia extremamente precisa, cientistas do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA desenvolveram uma maneira de determinar simultaneamente a estrutura física e a composição química de materiais próximos ao nível atômico. A pesquisa abre novos caminhos para a próxima geração de materiais para uma ampla variedade de aplicações relacionadas à energia.

p Desde sua invenção ganhadora do Prêmio Nobel na década de 1980, A microscopia de tunelamento de varredura (STM) permitiu aos pesquisadores visualizar uma imensa gama de diferentes materiais em nível atômico. STM oferece um grau mais preciso de resolução espacial do que virtualmente qualquer outra técnica de imagem, embora tenha uma desvantagem significativa, disse o nanocientista de Argonne, Volker Rose.

p "STM foi um avanço incrível quando foi descoberto, mas o problema com isso é que, embora possamos basicamente ver onde todos os átomos estão, não fornece informações diretas sobre a química ou as propriedades magnéticas, "Rose disse.

p Superar essa "cegueira química" e, ao mesmo tempo, manter a capacidade de estudar materiais em tão pequena escala tem se mostrado um desafio para a comunidade científica, mas combinando os recursos oferecidos pela Fonte Avançada de Fótons de Argonne, Centro de Materiais em Nanoescala e Centro de Microscopia Eletrônica, um dos estudos recentes de Rose abre um caminho a seguir.

p No estudo publicado recentemente, Rose e sua equipe relatam uma nova técnica, chamado de "microscopia de tunelamento de varredura de raios-X síncrotron, "que une o STM com os raios X síncrotron fornecidos pela Advanced Photon Source. A equipe usou uma pequena amostra de cobre para determinar as limitações e oportunidades da técnica. Sozinho, o síncrotron não consegue atingir a resolução espacial que o STM oferece, mas, em conjunto, fornecem a qualidade e o tipo de dados que os pesquisadores procuraram.

p "Pode-se pensar em nossas habilidades científicas como semelhantes às de um atleta que é bom em vários esportes, "Rose disse." Um jogador de beisebol pode não ser excelente no futebol, ou vice-versa, porque os requisitos para cada um são diferentes. Mas ter uma pessoa - ou no nosso caso, uma técnica experimental - que combina o poder de múltiplas abordagens terá um impacto duradouro e, esperançosamente, acelerará o desenvolvimento de uma série de novas tecnologias.

p "Atualmente, cada ferramenta é usada por uma comunidade científica diferente, mas este é um ótimo exemplo de quando a experiência combinada pode realmente acelerar a descoberta, " ele adicionou.

p Como a microscopia de tunelamento de varredura de raios-X síncrotron pode ser usada para investigar uma vasta gama de materiais diferentes, Rose acredita que a técnica ajudará cientistas e engenheiros a desenvolver novas gerações de catalisadores, sistemas magnéticos em nanoescala e células solares. "Com catálise, ter este grau de resolução nos mostrará onde os sites ativos estão em catalisadores individuais, e podemos ver exatamente como a reação ocorre, "disse ele." Com células solares, podemos ter uma visão muito melhor das impurezas superficiais que atualmente reduzem sua eficiência. "

p Rose antecipa que a nova técnica acabará por ser capaz de estudar a eletrônica, propriedades químicas e magnéticas de átomos individuais.

p Um artigo baseado no estudo, "Microscopia de Tunelamento de Varredura de Raios-X Síncrotron:Impressão Digital Perto de Transições de Campo Distante em Cu (111) Induzido por Radiação Síncrotron, "aparece na edição de 28 de maio de Materiais Funcionais Avançados .