p O Prêmio Nobel de Química de 2014 reconheceu importantes pesquisas de microscopia que possibilitaram uma resolução espacial bastante aprimorada. Esta inovação, resultando em resolução nanométrica, foi possível tornando a fonte (o emissor) da iluminação bastante pequena e movendo-a bem perto do objeto que está sendo visualizado. Um problema com essa abordagem é que, em tal proximidade, o emissor e o objeto podem interagir um com o outro, borrando a imagem resultante. Agora, um novo estudo JQI mostrou como aprimorar a microscopia em nanoescala (nanoscopia) ainda mais localizando melhor a posição exata da fonte de luz. p Limite de difração

p A microscopia tradicional é limitada pela difração da luz ao redor dos objetos. Isso é, quando uma onda de luz da fonte atinge o objeto, a onda vai se espalhar um pouco. Este espalhamento limita a resolução espacial de um microscópio convencional a não melhor do que cerca de metade do comprimento de onda da luz que está sendo usada. Para luz visível, a difração limita a resolução a não ser melhor do que algumas centenas de nanômetros.

p Como então, pode a microscopia usando luz visível atingir uma resolução de vários nanômetros? Usando fontes de luz minúsculas que não são maiores do que alguns nanômetros de diâmetro. Exemplos desses tipos de fontes de luz são moléculas fluorescentes, nanopartículas, e pontos quânticos. O trabalho do JQI usa pontos quânticos que são minúsculos cristais de um material semicondutor que pode emitir fótons únicos de luz. Se essas pequenas fontes de luz estiverem perto o suficiente do objeto que se pretende mapear ou obter imagens, recursos em escala nanométrica podem ser resolvidos. Este tipo de microscopia, chamado de "imagem de super-resolução, "supera o limite de difração padrão.

p Distorções dipolo-imagem

p Edo Waks, colega da JQI, e seus colegas realizaram mapeamentos nanoscópicos do perfil do campo eletromagnético em torno dos nanofios de prata, posicionando pontos quânticos (o emissor) nas proximidades. (Trabalho anterior:phys.org/news/2013-02-quantum-… probe-nanowires.html). Eles descobriram que a imagem abaixo do comprimento de onda sofria de um problema fundamental, a saber, que um "dipolo de imagem" induzido na superfície do nanofio estava distorcendo o conhecimento da verdadeira posição do ponto quântico. Essa incerteza na posição do ponto quântico se traduz diretamente em uma distorção da medição do campo eletromagnético do objeto.

p A distorção resulta do fato de que uma carga elétrica posicionada perto de uma superfície metálica produzirá um campo elétrico como se uma carga fantasmagórica negativa estivesse localizada tão abaixo da superfície quanto a carga original está acima dela. Isso é análogo à imagem que você vê ao se olhar no espelho; o objeto espelho parece estar tão atrás do espelho quanto você está na frente. O ponto quântico não tem uma carga elétrica líquida, mas tem um dipolo elétrico líquido, um leve deslocamento de carga positiva e negativa dentro do ponto.

p Assim, quando o ponto se aproxima do fio, o fio desenvolve um dipolo elétrico de "imagem" cuja emissão pode interferir na própria emissão do ponto. Uma vez que a luz medida do ponto é a substância do processo de imagem, a presença de luz vinda do "dipolo da imagem" pode interferir com a luz vinda diretamente do ponto. Isso distorce a posição percebida do ponto em uma quantidade que é 10 vezes maior do que a precisão espacial esperada da técnica de imagem (como se o nanofio estivesse agindo como uma espécie de espelho de casa de diversões).

p O experimento JQI mediu com sucesso o efeito dipolo-imagem e mostrou adequadamente que pode ser corrigido em circunstâncias apropriadas. O trabalho resultante fornece um mapa mais preciso dos campos eletromagnéticos ao redor do nanofio.

p Os cientistas do JQI publicaram seus resultados na revista Nature Communications .

p O autor principal Chad Ropp (agora um pós-doutorado na Universidade da Califórnia, Berkeley) diz que o objetivo principal do experimento era produzir imagens de super-resolução melhores:"Sempre que você usa um emissor em nanoescala para realizar imagens de super-resolução perto de um metal ou estrutura de alto dielétrico, efeitos de imagem-dipolo podem causar erros. Porque esses efeitos podem distorcer a medição da posição do nanoemissor que eles devem considerar para qualquer tipo de imagem superdeterminada que execute mapeamento espacial. "

p "Historicamente, os cientistas presumiram erros desprezíveis na precisão de imagens super-resolvidas, "diz Ropp." O que estamos mostrando aqui é que existem realmente imprecisões substanciais e descrevemos um procedimento para corrigi-las. "