p A professora Frances Ross ingressou no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT neste outono, após uma carreira de desenvolvimento de técnicas que sondam as reações dos materiais enquanto ocorrem. Anteriormente no IBM Thomas J. Watson Research Center em Yorktown Heights, Nova york, Ross traz para o MIT sua experiência na aplicação de microscopia eletrônica de transmissão para entender como as nanoestruturas se formam em tempo real e usar os dados de tais filmes para desenvolver novas estruturas e vias de crescimento. p P:Que percepções obtemos ao observar estruturas cristalinas em nanoescala se formando em tempo real que foram perdidas quando a observação se limitou a analisar estruturas somente após sua formação?

p R:Gravar um filme de algo crescendo, em vez de imagens antes e depois do crescimento, tem muitas vantagens interessantes. O filme nos dá uma visão contínua de um processo, que mostra a evolução completa. Isso pode incluir informações detalhadas como a taxa de crescimento de um nanocristal individual. A gravação de uma visualização contínua torna mais fácil capturar um evento de nucleação rápida ou uma forma intermediária de vida realmente curta, o que muitas vezes pode ser bastante inesperado. O filme também nos dá uma janela para o comportamento dos materiais em condições reais de processamento, evitando as mudanças que geralmente ocorrem quando você para o crescimento para se preparar para a análise pós-crescimento. E finalmente, é possível cultivar um único objeto e medir suas propriedades, como a condutividade elétrica de um nanofio ou o ponto de fusão de um nanocristal. Obviamente, a obtenção de tais informações envolve maior complexidade experimental, mas os resultados fazem esse esforço extra valer a pena, e realmente gostamos de projetar e realizar esses experimentos.

p P:Qual será o seu papel em levar essas técnicas adiante nas novas instalações do MIT.nano?

p R:O MIT.nano tem alguns quartos muito silenciosos no andar de baixo. Os quartos são projetados para ter uma temperatura estável e minimizar vibrações e campos eletromagnéticos dos arredores, incluindo a próxima linha T [metrô]. Nosso plano é usar uma dessas salas para um novo microscópio eletrônico exclusivo. Ele será projetado para experimentos de crescimento que envolvem materiais bidimensionais:não apenas o famoso grafeno, mas também outros. Planejamos estudar reações de crescimento onde nanocristais "convencionais" (tridimensionais) crescem em materiais bidimensionais - uma etapa necessária para fazer pleno uso das novas oportunidades interessantes oferecidas por materiais bidimensionais. As reações de crescimento envolvendo materiais bidimensionais são difíceis de estudar usando nosso equipamento existente porque os materiais são danificados pelos elétrons usados ​​para a geração de imagens. O novo microscópio usará elétrons de baixa voltagem e terá alto vácuo para controle preciso do ambiente e capacidade para realizar o crescimento e outros processos usando gases reativos. Este microscópio irá beneficiar estudos de crescimento em muitos outros materiais também. Mas nem todo experimento requer equipamentos de última geração, e também planejamos desenvolver novos recursos, particularmente para observar reações em líquidos, nos microscópios que já estão operando no Edifício 13.

p P:Quais tecnologias se beneficiarão mais imediatamente com a observação aprimorada da formação de estruturas em nanoescala?

p R:Eu acho que qualquer nova forma de olhar para um material ou processo tende a impactar uma área muito mais ampla do que você imagina a princípio. É muito empolgante ver quantas áreas aproveitaram as oportunidades apresentadas por esses tipos de experimentos de crescimento. Os processos de crescimento em líquidos já testaram os catalisadores em ação, biomineralização, física dos fluidos (como bolhas em nanoescala), corrosão, e materiais para baterias recarregáveis. Alguns biológicos, geológico, ou processos atmosféricos também irão eventualmente se beneficiar deste tipo de microscopia. As reações de crescimento envolvendo gases são particularmente adequadas para tratar de questões em catálise (novamente), filmes finos e revestimentos, processamento para microeletrônica, estruturas usadas em iluminação de estado sólido, e uma variedade de outras áreas de tecnologia. Nossa abordagem tem sido escolher materiais relativamente simples que tenham aplicações úteis - silício, germânio, cobre - mas então use os experimentos para sondar a física básica subjacente à reação dos materiais e ver como isso pode nos ensinar como construir estruturas mais complexas. Quanto mais simples e geral for o modelo que explica nossas observações, mais felizes somos. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.