p (Phys.org) - Um microscópio de força atômica de alta potência que poderia revolucionar o estudo de materiais em altas temperaturas e pressões está entrando em foco em um laboratório da Wright State University. p Steven Higgins e sua equipe estão construindo uma nova versão do microscópio de força atômica hidrotérmica, um instrumento que poderia desvendar mistérios científicos e ser usado no estudo da produção de petróleo, hidrofratura de camadas de rocha, armazenamento de rejeitos radioativos e captura e armazenamento de dióxido de carbono atmosférico.

p "Eu assumi um cargo de pós-doutorado na Universidade de Wyoming que foi construído em torno da construção de um dos primeiros microscópios de força atômica hidrotérmica, "disse Higgins, Ph.D., professor de química e diretor associado do Departamento de Ciências Ambientais do Estado de Wright, Ph.D. programa. "Desde então, Estou interessado em construir o próximo melhor microscópio. "

p Ao contrário de um microscópio óptico convencional, o microscópio de força atômica hidrotérmica consiste em uma sonda afiada montada na extremidade de um cantilever. O cantilever se torna um sensor quando a sonda entra em contato com o material que está sendo estudado, criando um sinal elétrico que cria uma imagem em um monitor. A "força atômica" do microscópio vem da interação dos átomos da sonda e da superfície.

p Higgins ajudou a construir esse microscópio no final dos anos 1990. Era capaz de criar imagens de superfícies a temperaturas de 150 graus centígrados e pressões de 10 atmosferas. A nova versão o levaria a 250 graus centígrados e 80 atmosferas.

p "Se formos capazes de atingir 250 graus, isso é realmente fenomenal, "Higgins disse." Isso coloca este microscópio muito acima da tecnologia existente. Pode haver um interesse mais amplo da comunidade de pesquisa em um microscópio que possa operar nessas condições. "

p Os microscópios eletrônicos de varredura convencionais normalmente devem ser operados no vácuo, geralmente no mundo irreal de um laboratório. O microscópio hidrotérmico pode observar minerais e outras superfícies sólidas conforme eles reagem com fluidos em seu ambiente nativo, dando uma visão mais precisa.

p Isso dá ao microscópio aplicações na ciência da corrosão e formação de escala mineral, o que é importante para a indústria do petróleo.

p "Assim como uma artéria tende a ficar bloqueada com placa com o tempo, os revestimentos dos poços tendem a ficar bloqueados com incrustações minerais, "Higgins disse." Isso reduz a produtividade, aumenta os custos e, eventualmente, resulta na incapacidade de extrair petróleo. "

p O microscópio está sendo construído por meio de uma parceria com o Oak Ridge National Laboratory, que tem uma equipe de geocientistas com foco em alta temperatura, reações de alta pressão em interfaces de fluidos minerais.

p "Eles estão interessados ​​em elevar seu conjunto de instrumentos a um novo nível, "Higgins disse." Eles são financiados para examinar os problemas que podem estar relacionados à hidrofratura, armazenamento de resíduos radioativos, sequestro de dióxido de carbono. Esses são problemas geoquímicos com os quais o Departamento de Energia dos EUA está preocupado. "

p O microscópio também pode ajudar a responder a perguntas que avançarão no entendimento da ciência básica.

p "Como esses átomos em particular se comportam em escala atômica nessas temperaturas sob essas condições?" Higgins disse. "Este tipo de microscópio é realmente incomparável em termos de capacidade de responder a perguntas que podem ser formuladas em torno dessa premissa. você aprende algo bastante inesperado. "

p Higgins disse que os fabricantes de microscópios de força atômica comerciais não estão muito interessados ​​em aumentar a temperatura desejada.

p "Portanto, temos que construí-los por conta própria, "disse ele." Temos que desenhá-los, temos que testá-los, temos que aplicá-los aos nossos próprios problemas. "

p Jacky Bracco, um Ph.D. estudante em ciências ambientais de Atlanta, está ajudando a construir o microscópio. O supervisor da oficina de engenharia mecânica John Lawless e o estudante de engenharia Matthew Pifher também trabalharam nisso.

p "O principal desafio é pegar os materiais que estávamos usando nas iterações antigas e usá-los em temperaturas mais altas, "Bracco disse.

p Higgins disse que provavelmente levará um ano antes que sua equipe saiba se o novo microscópio será capaz de atingir 250 graus.