p Pesquisadores de nanotecnologia do governo dos EUA demonstraram uma nova janela para ver o que agora são operações principalmente clandestinas ocorrendo na região úmida, reinos inóspitos do nanomundo - processos tecnologicamente e medicamente importantes que ocorrem nas fronteiras entre líquidos e sólidos, como em baterias ou ao longo de membranas celulares. p A nova abordagem de imagem por microondas supera os métodos de raios-X e baseados em elétrons que podem danificar amostras delicadas e resultados turvos. E evita que equipamentos caros sejam expostos a líquidos, ao mesmo tempo que elimina a necessidade de endurecer as sondas contra corrosão, tóxico, ou outros ambientes prejudiciais.

p Escrevendo no jornal ACS Nano , os colaboradores - do Centro de Ciência e Tecnologia em Nanoescala do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) e do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia - descrevem sua nova abordagem para imagens reativas e amostras biológicas em níveis de nanoescala sob realistas condições.

p O elemento-chave é uma janela, uma membrana ultrafina que separa a sonda em forma de agulha de um microscópio de força atômica (AFM) da amostra subjacente, mantidos em recipientes minúsculos que mantêm um ambiente consistente de líquido ou gás. A adição transforma a imagem de micro-ondas de campo próximo em uma ferramenta versátil, estendendo seu uso além da tecnologia de semicondutores, onde é usado para estudar estruturas sólidas, para um novo reino de líquidos e gases.

p "O ultrafino, membrana transparente de microondas permite que a amostra seja examinada da mesma forma que o radar da Terra foi usado para revelar imagens da superfície de Vênus através de sua atmosfera opaca, "explicou o físico do NIST Andrei Kolmakov.

p "Geramos microondas no ápice - ou bem no final - da ponta da sonda, "Kolmakov disse." As microondas penetram através da membrana algumas centenas de nanômetros de profundidade no líquido até o objeto de interesse. Conforme a ponta varre a amostra através da membrana, gravamos as microondas refletidas para gerar a imagem. "

p As microondas são muito maiores do que os objetos em nanoescala que costumam "ver". Mas quando emitido de apenas uma distância minúscula de distância, microondas de campo próximo refletidas de uma amostra produzem uma imagem surpreendentemente detalhada.

p Em seus experimentos de prova de conceito, a equipe do NIST-ORNL usou seu microscópio híbrido para obter uma visão em nanoescala dos estágios iniciais de um processo de galvanoplastia de prata. Imagens de microondas capturaram a formação eletroquímica de aglomerados de metais ramificados, ou dendritos, em eletrodos. Características quase tão pequenas quanto 100 nanômetros (bilionésimos de um metro) podem ser discernidas.

p Tão importante, as microondas de baixa energia eram muito fracas para romper as ligações químicas, aquecer, ou interferir de outras maneiras no processo que estavam sendo usados ​​para capturar nas imagens. Em contraste, um microscópio eletrônico de varredura que foi usado para registrar o mesmo processo de galvanoplastia em níveis comparáveis ​​de resolução produziu imagens mostrando delaminação e outros efeitos destrutivos do feixe de elétrons.

p A equipe relata sucesso semelhante no uso de sua configuração de microondas AFM para gravar imagens de células de levedura dispersas em água ou glicerol. Os níveis de resolução espacial foram comparáveis ​​aos alcançados com um microscópio eletrônico de varredura, mas novamente, estavam livres dos danos causados ​​pelo feixe de elétrons.

p Em seus experimentos, a equipe usou membranas - feitas de dióxido de silício ou nitreto de silício - que variam em espessura de 8 nanômetros a 50 nanômetros. Eles encontraram, Contudo, que quanto mais fina a membrana, melhor a resolução - até dezenas de nanômetros - e quanto maior a profundidade de sondagem - até centenas de nanômetros.

p "Esses números podem ser melhorados ainda mais com o ajuste e o desenvolvimento de produtos eletrônicos melhores, "Kolmakov disse.

p Além de estudar processos reativos, tóxico, ou ambientes radioativos, os pesquisadores sugerem que sua abordagem de imagem por microondas pode ser integrada em dispositivos fluídicos "lab-on-a-chip", onde pode ser usado para amostrar líquidos e gases.