Mapear a estrutura atômica interna de pequenas partículas ficou mais fácil graças a um novo algoritmo de computador e interface gráfica do usuário (GUI) desenvolvido por cientistas do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) e da Universidade da Califórnia, Los Angeles.

O avanço traz uma nova ferramenta para o campo da tomografia de elétrons que os pesquisadores esperam que expanda a utilidade das técnicas que eles usam para montar imagens 3D detalhadas de objetos escaneando-os com um feixe de elétrons. A tomografia permite que os pesquisadores olhem dentro de um material e estudem sua estrutura interna, como os raios X e as ressonâncias magnéticas (ressonância magnética) na ciência médica. A tomografia eletrônica atômica (AET) tem se tornado cada vez mais importante para caracterizar com precisão uma ampla gama de materiais no nível de um único átomo.

"Ao contrário das estruturas biológicas, na ciência dos materiais, a estrutura de cada nanopartícula é única - como um floco de neve - em escala atômica, "disse Peter Ercius, cientista da equipe do National Center for Electron Microscopy, uma instalação na Fundição Molecular do Berkeley Lab. "Com as coordenadas 3-D, você pode começar a aprender sobre a estrutura atômica precisa e como essa estrutura dá a um material suas propriedades. ”A Molecular Foundry é um centro de pesquisa científica em nanoescala aberto a cientistas visitantes de todo o país e do mundo.

Para mapear uma estrutura em 3-D, os cientistas imaginam a partícula em 2-D de vários ângulos e, em seguida, contam com sofisticados algoritmos de computador para converter a série de projeções 2-D em uma reconstrução 3-D da partícula. A equipe de pesquisa relatou anteriormente sobre o mapeamento das coordenadas 3-D de mais de 3, 000 átomos em uma agulha de tungstênio com uma precisão de 19 trilionésimos de metro (19 picômetros), e 23, 000 átomos em uma nanopartícula de ferro-platina, junto com a distinção entre diferentes elementos dentro da mesma partícula.

O novo algoritmo de computador dos pesquisadores é paralelizado, o que significa que suas tarefas individuais podem ser divididas e executadas simultaneamente em processadores de computador separados. Os resultados separados são então combinados para produzir o resultado final. Esse recurso aumenta muito a velocidade de processamento da imagem.

Eles também esperam aumentar a acessibilidade de sua técnica, tornando o código-fonte aberto, e ter uma GUI fácil de usar. "A interface do usuário fornecerá uma maneira de configurar os cálculos e analisar os resultados enquanto mostra todas as opções disponíveis, para que os usuários possam otimizar suas reconstruções de imagem, "Ercius disse." Cada nanoestrutura é única e requer a entrada do usuário para obter os melhores resultados. "