O Instituto de Pesquisa de Padrões e Ciência da Coreia (KRISS) desenvolveu um nanomicroscópio híbrido capaz de medir simultaneamente várias propriedades de nanomateriais. Este nanomicroscópio é essencial para a pesquisa das propriedades de materiais nanocompósitos e também é adequado para comercialização. Espera-se que promova o desenvolvimento de indústrias de materiais e equipamentos relacionados.



O microscópio recém-desenvolvido é um nanomicroscópio híbrido que combina as funções de microscopia de força atômica, microscopia de força fotoinduzida e microscopia de força eletrostática. Em vez de usar lentes, ele emprega uma sonda funcional fina para tocar a amostra, permitindo a medição simultânea das propriedades ópticas e elétricas, bem como da forma dos nanomateriais com uma única varredura.

O grafeno bicamada é um dos nanomateriais típicos que se beneficiam do uso do nanomicroscópio híbrido. Tem grande potencial para aplicações devido à sua resistência mecânica superior, flexibilidade e alta condutividade térmica em comparação com o grafeno monocamada. O grafeno bicamada exibe várias propriedades, incluindo supercondutividade, dependendo da voltagem aplicada a cada camada ou do ângulo de torção entre duas camadas.

O Grupo de Metrologia de Propriedades de Materiais KRISS elucidou os princípios da resposta única de absorção infravermelha observada no grafeno de bicamada com o nanomicroscópio híbrido. Os investigadores do KRISS confirmaram que este fenómeno é causado pelo desequilíbrio de carga entre as duas camadas de grafeno. Eles também demonstraram experimentalmente a capacidade de controlar a absorção infravermelha induzindo e ajustando intencionalmente o desequilíbrio de carga.

Os nanomicroscópios convencionais só podiam medir uma única propriedade de um material por vez, tornando difícil medir e analisar as propriedades dos compósitos. Embora houvesse alguns casos de medição simultânea de dois imóveis, sua comercialização ainda era restritiva por exigir a fabricação do equipamento.

O novo nanomicroscópio desenvolvido pela KRISS pode ser facilmente aplicado em ambientes industriais, pois pode ser fabricado sem alterações significativas na estrutura do microscópio de força atômica existente. A equipe de pesquisa do KRISS, portanto, é a primeira a desenvolver um nanomicroscópio híbrido que pode ser comercializado.

Ao expandir suas propriedades de medição para as propriedades magnéticas além das propriedades ópticas e elétricas, será possível observar todas as três propriedades simultaneamente em escala nano. Espera-se que isto acelere a pesquisa sobre as propriedades de vários materiais nanocompósitos, incluindo materiais quânticos, contribuindo para o desenvolvimento de nanomateriais, peças e equipamentos.

Outro ponto forte desta tecnologia é a capacidade de induzir mudanças localizadas nas propriedades. Ao usar a sonda microscópica para arranhar a superfície da amostra e ajustar a quantidade de elétrons aplicados, é possível controlar simultaneamente as propriedades ópticas e elétricas do componente como um interruptor. Isto pode ser útil para o projeto de circuitos e dispositivos sofisticados que aplicam propriedades compostas.

Eun Seong Lee, pesquisador principal do KRISS Material Property Metrology Group, disse:"Essa conquista é o culminar de nossa experiência de pesquisa em nanomedição desde 2015. Esperamos garantir uma posição de liderança na pesquisa de novos materiais, desenvolvendo tecnologia de nanomedição para propriedades de compósitos."

A pesquisa é publicada na revista Light:Science &Applications .

Mais informações: Junghoon Jahng et al, Caracterizando e controlando anomalia de fônons infravermelhos de grafeno bicamada em nanoscopia de força óptico-elétrica, Light:Science &Applications (2023). DOI:10.1038/s41377-023-01320-1
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