Pesquisadores da Universidade do Colorado em Boulder demonstraram o uso do primeiro microscópio óptico ultrarrápido do mundo, permitindo-lhes sondar e visualizar a matéria no nível atômico com uma velocidade alucinante.

O microscópio óptico ultrarrápido montado pela equipe de pesquisa é 1, 000 vezes mais poderoso do que um microscópio óptico convencional, disse o professor de física do CU-Boulder Markus Raschke, autor principal do estudo. A taxa de "frame da imagem", ou velocidade capturada pela equipe, é 1 trilhão de vezes mais rápido do que um piscar de olhos, permitindo que os pesquisadores façam em tempo real, filmes em câmera lenta de luz interagindo com elétrons em nanomateriais - neste caso, um filme fino de ouro.

"Esta é a primeira vez que alguém consegue sondar a matéria em sua escala natural de tempo e comprimento, "disse Raschke." Imaginamos e medimos os movimentos dos elétrons no espaço e no tempo real, e pudemos transformá-lo em um filme para nos ajudar a entender melhor os processos físicos fundamentais. "

Um artigo sobre o assunto foi publicado na edição de 8 de fevereiro de Nature Nanotechnology .

A matéria é às vezes descrita como a "matéria do universo" - as moléculas, átomos e partículas carregadas, ou íons, que compõem tudo ao nosso redor. A matéria tem vários estados, mais proeminentemente sólido, líquido e gás.

De acordo com os pesquisadores CU-Boulder, uma série de processos importantes, como fotossíntese, conversão e uso de energia, e as funções biológicas são baseadas na transferência de elétrons e íons de uma molécula para outra. A equipe usou uma técnica chamada "nanofocagem plasmônica" para focar pulsos de laser extraordinariamente curtos em pequenos pedaços de matéria de filme de ouro usando uma ponta de metal do tamanho de um nanômetro.

"Nosso estudo leva a microscopia em nanoescala para o próximo nível, com a capacidade de capturar imagens detalhadas evoluindo em escalas de tempo extremamente rápidas, "disse Vasily Kravtsov, um estudante de graduação da CU-Boulder em física e primeiro autor do artigo.

Outros co-autores no Nature Nanotechnology papel inclui o pesquisador de pós-doutorado da CU-Boulder Ronald Ulbricht e a ex-pesquisadora de pós-doutorado da CU-Boulder Joanna Atkin, agora é membro do corpo docente da University of North Carolina-Chapel Hill.

“Este trabalho expande o alcance dos microscópios ópticos, "disse Raschke." Usando esta técnica, os pesquisadores podem imaginar os processos elementares em materiais que vão desde eletrodos de bateria a células solares, ajudando a melhorar sua eficiência e vida útil. "

Ao contrário das abordagens do microscópio eletrônico, a nova técnica não requer técnicas de ultra-alto vácuo e é particularmente promissora para estudar processos ultra-rápidos como carga e transporte de energia em matéria mole, incluindo materiais biológicos, disse Kravtsov.