p Os pesquisadores da EPFL imprimiram sensores em escala nanométrica capazes de melhorar o desempenho dos microscópios de força atômica. p Sensores minúsculos feitos por meio de impressão 3-D em nanoescala podem ser a base para a próxima geração de microscópios de força atômica. Esses nanossensores podem aumentar a sensibilidade dos microscópios e a velocidade de detecção, miniaturizando seu componente de detecção em até 100 vezes. Os sensores foram usados ​​em um aplicativo do mundo real pela primeira vez na EPFL, e os resultados são publicados em Nature Communications .

p Uma pequena plataforma giratória que "escuta" os átomos

p A microscopia de força atômica é baseada em uma tecnologia poderosa que funciona um pouco como uma plataforma giratória em miniatura. Um pequeno cantilever com uma ponta nanométrica passa sobre uma amostra e traça seu relevo, átomo por átomo. Os movimentos infinitesimais para cima e para baixo da ponta são captados por um sensor para que a topografia da amostra possa ser determinada.

p Uma maneira de melhorar os microscópios de força atômica é miniaturizar o cantilever, pois isso vai reduzir a inércia, aumentar a sensibilidade, e acelerar a detecção. Pesquisadores do Laboratório de Bio e Nano Instrumentação da EPFL conseguiram isso equipando o cantilever com um sensor de 5 nanômetros de espessura feito com uma técnica de impressão 3D em nanoescala. "Usando nosso método, o cantilever pode ser 100 vezes menor, "diz Georg Fantner, o diretor do laboratório.

p Elétrons que saltam sobre obstáculos

p Os movimentos para cima e para baixo da ponta nanométrica podem ser medidos através da deformação do sensor colocado na extremidade fixa do cantilever. Mas como os pesquisadores estavam lidando com movimentos minuciosos - menores do que um átomo - eles tiveram que tirar um truque da cartola.

p Juntamente com o laboratório de Michael Huth na Goethe Universität em Frankfurt am Main, eles desenvolveram um sensor feito de nanopartículas de platina altamente condutoras rodeadas por uma matriz de carbono isolante. Em condições normais, o carbono isola os elétrons. Mas na escala nano, um efeito quântico entra em ação:alguns elétrons saltam através do material isolante e viajam de uma nanopartícula para a próxima. "É como se as pessoas que caminham em um caminho se chocassem contra uma parede e apenas uns poucos corajosos conseguissem escalá-la, "disse Fantner.

p Quando a forma do sensor muda, as nanopartículas se distanciam mais umas das outras e os elétrons saltam entre elas com menos frequência. Mudanças na corrente revelam, portanto, a deformação do sensor e a composição da amostra.

p Sensores feitos sob medida

p A verdadeira façanha dos pesquisadores foi encontrar uma maneira de produzir esses sensores em dimensões em nanoescala, controlando cuidadosamente sua estrutura e, por extensão, suas propriedades. "No vácuo, distribuímos um gás precursor contendo átomos de platina e carbono sobre um substrato. Em seguida, aplicamos um feixe de elétrons. Os átomos de platina se reúnem e formam nanopartículas, e os átomos de carbono formam naturalmente uma matriz em torno deles, "disse Maja Dukic, o autor principal do artigo. “Repetindo este processo, podemos construir sensores com qualquer espessura e formato que quisermos. Provamos que podemos construir esses sensores e que funcionam nas infraestruturas existentes. Nossa técnica agora pode ser usada para aplicações mais amplas, variando de biossensores, Sensores ABS para carros, para tocar sensores em membranas flexíveis em próteses e pele artificial. "