Físicos criaram o microscópio mais rápido do mundo, e ele é tão rápido que consegue detectar elétrons em movimento.
O novo dispositivo, uma versão mais recente de um microscópio eletrônico de transmissão, captura imagens de elétrons em voo atingindo-os com pulsos de elétrons de um quintilionésimo de segundo.
Isso é um feito e tanto: os elétrons viajam a aproximadamente 2.200 quilômetros por segundo, o que os torna capazes de circunavegar a Terra em apenas 18,4 segundos.
Rápido SW380T
Nós nomeamos isso como o melhor microscópio para estudantes em geral. Cheio de recursos, obteve 4/5 estrelas em nosso Análise do Swift SW380T. Ele tem um estágio mecânico XY, três objetivos para até seis níveis de ampliação diferentes e as oculares binoculares com inclinação de 30 graus ajudam a reduzir a tensão no pescoço. Ele é até compatível com uma câmera adicional.
Ao usar o microscópio nas partículas minúsculas, os pesquisadores esperam fazer algumas novas descobertas sobre como elas voam. Os pesquisadores publicaram suas descobertas em 21 de agosto no periódico Avanços da Ciência.
“Este microscópio eletrônico de transmissão é como uma câmera muito poderosa na versão mais recente dos smartphones; ele nos permite tirar fotos de coisas que não conseguíamos ver antes – como elétrons”, autor principal Mohammed Hassanprofessor associado de física e ciências ópticas na Universidade do Arizona, disse em uma declaração. “Com este microscópio, esperamos que a comunidade científica possa entender a física quântica por trás de como um elétron se comporta e como um elétron se move.”
Como os elétrons se organizam e se reorganizam dentro de átomos e moléculas é uma questão essencial tanto na física quanto na química, mas a natureza ágil das pequenas partículas as torna incrivelmente difíceis de estudar.
Para criar um tempo de exposição capaz de capturar os movimentos dos elétrons, os físicos desenvolveram métodos para gerar pequenos pulsos de attosegundo (ou 1X10^-18 segundos) no início dos anos 2000 — um avanço que rendeu aos cientistas que o criaram o Prêmio Nobel de Física 2023.
Ao reduzir o tempo de exposição dos microscópios para a escala de alguns attosegundos (um attosegundo é para um segundo o que um segundo é para a idade do universo), os físicos desvendaram como elétrons carregam cargacomo eles se comportam dentro de semicondutores e água líquidae como as ligações químicas entre átomos rasgar em pedaços.
Mas mesmo a escala de poucos attosegundos é grande demais para capturar os movimentos individuais dos elétrons. Para conseguir isso, os físicos por trás do novo estudo ajustaram um canhão de elétrons até que ele produzisse um pulso de apenas um attosegundo.
Esses pulsos atingem a “amostra” que está sendo estudada e, à medida que os elétrons passam por ela, eles desaceleram e mudam o formato da frente de onda do feixe de elétrons. O feixe desacelerado é então ampliado por uma lente e atinge um material fluorescente que brilha quando o feixe pousa nele.
Ao parear o pulso de elétrons com dois pulsos de luz cuidadosamente sincronizados (para excitar os elétrons no material e auxiliar na criação do pulso de elétrons, respectivamente), eles foram capazes de sondar os movimentos ultrarrápidos dos elétrons dentro dos átomos.
“Conseguimos atingir uma resolução temporal de attosegundo com nosso microscópio de transmissão de elétrons – e o cunhamos como ‘attomicroscopia'”, disse Hassan. “Pela primeira vez, podemos ver pedaços do elétron em movimento.”
