Uma nova abordagem de microscópio eletrônico contra-intuitivo pode coletar sinais magnéticos por meio da introdução de aberrações. A sonda aberrada (direita) resulta em imagens e espectros com resolução espacial mais baixa do que uma sonda corrigida tradicionalmente, mas pode captar uma assinatura magnética. Crédito:Oak Ridge National Laboratory
Os cientistas agora podem detectar o comportamento magnético em nível atômico com uma nova técnica de microscopia eletrônica desenvolvida por uma equipe do Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia e da Universidade de Uppsala, Suécia. Os pesquisadores adotaram uma abordagem contra-intuitiva, aproveitando as distorções ópticas que normalmente tentam eliminar.
"É uma nova abordagem para medir o magnetismo em escala atômica, Juan Carlos Idrobo, do ORNL, disse. “Seremos capazes de estudar os materiais de uma nova maneira. Discos rígidos, por exemplo, são feitos por domínios magnéticos, e esses domínios magnéticos têm cerca de 10 nanômetros de distância. "Um nanômetro é um bilionésimo de um metro, e os pesquisadores planejam refinar sua técnica para coletar sinais magnéticos de átomos individuais que são dez vezes menores do que um nanômetro.
"Se pudermos entender a interação desses domínios com a resolução atômica, talvez no futuro possamos diminuir o tamanho dos discos rígidos magnéticos, "Idrobo disse." Não saberemos sem olhar para ele.
Os pesquisadores tradicionalmente usam microscópios eletrônicos de transmissão de varredura para determinar onde os átomos estão localizados dentro dos materiais. Essa nova técnica permite que os cientistas coletem mais informações sobre como os átomos se comportam.
"O magnetismo tem suas origens na escala atômica, mas as técnicas que usamos para medi-lo geralmente têm resoluções espaciais que são muito maiores do que um átomo, "Disse Idrobo." Com um microscópio eletrônico, você pode fazer a sonda de elétrons tão pequena quanto possível e se você souber como controlar a sonda, você pode pegar uma assinatura magnética. "
A equipe ORNL-Uppsala desenvolveu a técnica repensando uma pedra angular da microscopia eletrônica conhecida como correção de aberração. Os pesquisadores passaram décadas trabalhando para eliminar diferentes tipos de aberrações, que são distorções que surgem na lente ótica do elétron e borram as imagens resultantes.
Em vez de eliminar totalmente as aberrações no microscópio eletrônico, os pesquisadores adicionaram propositalmente um tipo de aberração, chamado astigmatismo quádruplo, para coletar sinais magnéticos de nível atômico de um material de óxido de arsênio de manganês de lantânio. O estudo experimental valida as previsões teóricas da equipe apresentadas em 2014 Cartas de revisão física estude.
Juan Carlos Idrobo do ORNL ajudou a desenvolver uma técnica de microscopia eletrônica para medir o magnetismo em escala atômica. Crédito:ORNL
"Esta é a primeira vez que alguém usa aberrações para detectar ordem magnética em materiais em microscopia eletrônica, "Disse Idrobo." A correção de aberração permite que você torne a sonda de elétrons pequena o suficiente para fazer a medição, mas, ao mesmo tempo, precisávamos inserir uma aberração específica, o que é o oposto do que as pessoas costumam fazer. "
Idrobo acrescenta que novas técnicas de microscopia eletrônica podem complementar os métodos existentes, como espectroscopia de raios-x e espalhamento de nêutrons, que são o padrão ouro no estudo do magnetismo, mas são limitados em sua resolução espacial.
O estudo é publicado como "Detecção de ordenação magnética com sondas de elétrons de tamanho atômico, "no jornal de Imagem Estrutural e Química Avançada .
