Pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência de Materiais - Han Zhang, Pesquisador Sênior, Grupo de Caracterização de Spin, e Jie Tang, Líder do Grupo de Nanomateriais Unidimensionais, Unidade de Processamento de Materiais, e colaboradores desenvolveram tecnologia para fabricar nanofios de cristal único de hexaboreto de lantânio (LaB6) com superfície limpa, uma fonte promissora de elétrons de emissão de campo frio para microscópios eletrônicos e outros dispositivos, e, assim, melhorou o desempenho e a estabilidade da fonte de elétrons. Além disso, instalando a nova fonte de elétrons em um microscópio eletrônico de varredura, eles obtiveram com sucesso imagens de alta resolução, demonstrando que a fonte de elétrons pode realmente servir como uma fonte de feixes de elétrons ultrabrilhantes para microscópios eletrônicos.

Para aumentar a resolução espacial dos microscópios eletrônicos, é necessário obter feixes de elétrons ultrabrilhantes e altamente coerentes focalizando estreitamente uma grande quantidade de elétrons emitidos por uma fonte de elétrons. Atualmente, microscópios eletrônicos de alta resolução são equipados com tungstênio em forma de agulha como fonte de elétrons. Para aumentar ainda mais a resolução espacial do microscópio, esforços foram feitos para desenvolver uma fonte de elétrons de emissão de campo usando LaB6, que emite elétrons mais facilmente do que o tungstênio. Contudo, a síntese de nanofios - um requisito para o desenvolvimento de uma fonte de elétrons de emissão de campo - usando LaB6 foi um desafio porque este material muito duro era difícil de manusear.

Em colaboração com o Dr. Lu-Chang Qin, professor da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, nos Estados Unidos, a equipe de pesquisa teve sucesso na fabricação da fonte de elétrons que consiste em um nanofio LaB6 empregando deposição química de vapor. Além disso, a equipe de pesquisa desenvolveu tecnologia para limpar a superfície do nanofio LaB6, que levou à melhoria nas características de emissão de elétrons e estabilidade da fonte de elétrons. A equipe de pesquisa confirmou que a fonte de elétrons de nanofio LaB6 recém-desenvolvida era capaz de produzir feixes de elétrons altamente coerentes, que eram 100 vezes mais brilhantes e tinham uma propagação de energia de dois terços em comparação com a atual fonte de elétrons de tungstênio. A equipe também verificou que, quando a fonte de elétrons foi instalada em um microscópio eletrônico de emissão de campo, sua densidade de corrente de elétrons era 1, 000 vezes maior que as fontes convencionais de elétrons e durou 5 horas de uso sem atenuação na corrente de emissão. Além disso, a equipe realmente observou amostras usando um microscópio eletrônico equipado com a fonte de elétrons nanofio LaB6, e obtiveram imagens de microscopia eletrônica com resolução superior ao nível padrão convencional.

A fonte de elétrons do nanofio LaB6 pode ser facilmente instalada em dispositivos simplesmente substituindo o canhão de elétrons de tungstênio convencional (fonte de elétrons) por ela. No futuro, a equipe planeja trabalhar no uso prático e na comercialização da fonte de elétrons do nanofio LaB6 por meio de pesquisas conjuntas com parceiros industriais.