Novo microscópio eletrônico vê mais do que uma imagem

Redação do Site Inovação Tecnológica -  20/04/2017

O segredo do novo microscópio eletrônico está em seu detector de elétrons, que consegue não apenas detectar as partículas individuais, mas também calcular interferências que elas sofreram ao passar pela amostra observada.[Imagem: Kayla X. Nguyen et al. - 10.1017/S1431927616009430]

Supereletrônico

O microscópio eletrônico acaba de tornar-se um equipamento ainda mais poderoso e valioso para a ciência.

Nas versões atuais, esses microscópios usam elétrons para gerar imagens de características menores do que o comprimento de onda da luz, que representa o limite dos microscópios ópticos. Como os elétrons são ondas/partículas muito menores do que o comprimento de onda da luz visível, eles tornam possível fazer imagens com resoluções muito maiores.

Agora, engenheiros da Universidade de Cornell, nos EUA, descobriram como tirar mais informações dos elétrons que só vinham sendo usados para gerar as imagens.

Com isto, tornou-se possível, ao mesmo tempo em que a imagem é gerada, obter informações sobre a estrutura da amostra que está sendo observada.

"Nós podemos extrair tensões locais, inclinações, rotações, polaridade e até mesmo campos elétricos e magnéticos," disse o professor David Muller.

Observação de amostras biológicas

No microscópio eletrônico de varredura tradicional (STEM), um feixe estreito de elétrons é disparado, varrendo a amostra para frente e para trás para produzir uma imagem. Um detector abaixo lê a intensidade variável dos elétrons que chegam e envia um sinal que desenha uma imagem na tela do computador.

O novo microscópio substitui o detector comum por uma matriz de 128x128 píxeis sensíveis a elétrons, cada um com 150 micrômetros quadrados. A matriz é ligada a um circuito integrado que lê os sinais, de forma parecida com o que acontece em uma câmera digital, mas não para formar uma imagem: Sua finalidade é detectar os ângulos em que os elétrons emergem, porque cada elétron atinge um pixel diferente.

Combinando os dados do detector com o feixe focalizado do microscópio eletrônico, torna-se possível construir um mapa "quadridimensional" de posição e momento dos elétrons conforme eles passam através da amostra, informações suficientes para revelar a estrutura atômica e as forças dentro do material.

"[O detector] grava um quadro de imagem em menos de um milésimo de segundo e pode detectar de um a um milhão de elétrons primários por píxel, por quadro de imagem," explicou Muller. "Isto é 1.000 vezes a gama dinâmica e 100 vezes [mais do que] a velocidade dos sensores de imagem de elétrons convencionais."

A grande vantagem dessa alta velocidade é que a amostra fica sujeita a um nível muito baixo de radiação, permitindo "filmar" processos celulares ou observar um espécime de vários ângulos para produzir uma imagem 3D de alta qualidade.

Bibliografia:

4D-STEM for Quantitative Imaging of Magnetic Materials with Enhanced Contrast and Resolution
Kayla X. Nguyen, Prafull Purohit, Robert Hovden, Emrah Turgut, Mark W. Tate, Lena F. Kourkoutis, Gregory D. Fuchs, Sol M. Gruner, David A. Muller
Microscopy and Microanalysis
Vol.: 22 - Issue S3
DOI: 10.1017/S1431927616009430