p Espera-se que os nanotubos de carbono sejam usados ​​em uma infinidade de aplicações, desde roupas de proteção militar até armazenamento de hidrogênio. Devido às suas dimensões nanométricas, Contudo, a estrutura e a química da superfície de nanotubos de carbono individuais não podem ser facilmente estudadas usando técnicas convencionais. Norihiko Hayazawa e colegas do Near Field NanoPhotonics Research Team no RIKEN Center for Advanced Photonics desenvolveram agora uma técnica de microscopia de alta resolução que pode resolver nanotubos de carbono individuais em condições ambientais. p A espectroscopia Raman é amplamente utilizada para sondar as características de materiais com alta precisão. Envolve excitar a superfície do material com um laser e, em seguida, medir a mudança na energia do laser depois que ela é espalhada pela superfície. A espectroscopia Raman aprimorada pela ponta (TERS) é usada para atingir uma resolução molecular próxima, passando uma ponta metálica pela superfície do material para aumentar os sinais Raman das moléculas próximas. O TERS usando uma ponta de microscópio de força atômica (AFM) é capaz de avaliar simultaneamente a estrutura e a química da superfície dos materiais com uma resolução de cerca de 10-20 nanômetros - muito abaixo do limite de difração dos microscópios ópticos convencionais.

p Substituir a ponta de AFM por uma ponta de microscópio de tunelamento de varredura (STM) recentemente demonstrou melhorar drasticamente a resolução da técnica. A posição da ponta metálica do STM pode ser controlada com mais precisão do que a de um AFM, tornando possível fazer a varredura de um material com uma lacuna entre a ponta e a superfície de menos de 1 nanômetro. O forte acoplamento entre ressonâncias eletrônicas chamadas 'plasmons' da ponta e a superfície do material através desta estreita lacuna no STM-TERS melhora ainda mais a resolução da técnica (Fig. 1).

p "Com nosso sistema STM-TERS, alcançamos resolução de 1,7 nanômetros, o que significa que os nanotubos de carbono podem ser visualizados nas dimensões de seu diâmetro, "explica Hayazawa." Isso torna possível, pela primeira vez, extrair a propriedade local dos nanotubos de carbono opticamente sem calcular a média. "

p Considerando que as técnicas anteriores à base de STM em nanoescala e métodos STM-TERS exigiam temperaturas criogênicas e vácuo ultra-alto, a técnica STM-TERS desenvolvida pela equipe de Hayazawa pode ser usada com uma câmara compacta à pressão e temperatura ambiente. Isso amplia significativamente a gama de materiais que podem ser sondados. "Sequenciamento de DNA, dinâmica de proteínas nas membranas biológicas, e células solares orgânicas requerem condições ambientais, "explica Hayazawa.

p Além de usar a técnica para sondar outros materiais em resolução ultra-alta, os pesquisadores esperam ser capazes de revelar propriedades físicas dos nanotubos de carbono até então desconhecidas.